Стекло для изготовления стеклокристаллического цемента для изоляции элементов интегральных схем

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 948921 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву

3213541/29-33 (22)Заявлено 08.12.80 (21) 3217Q67/29-33

3217068/29-33 с присоединением заявки ¹ (51) М. Кл.

С 03 С 3/22

1Ьаурвретненный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 07. 08. 82. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 07.08.82 (53) УД К 666. 112. .9(088,8) !

В.Ç.Петрова, А.И.Ермолаева и Н.И<Кошелев

/ ъ ) "" < Ык

1 Ф, у

Московский институт электронной ге (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) СТЕКЛО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО

ЦЕМЕНТА ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ ИНТЕГPAJlbHblX

СХЕМ

Изобретение относится к составам кристаллизующихся стекол, предназначенных для диэлектрической изоляции элементов кремниевых интегральных схем ИС

Известно кристаллизующееся стекло (1 ) для спаивания с кремнием, включающее, вес.Ф: SIOg 39-46, А1<0> 15

22, Zn0 10-20, ВаО 21-30.

Недостатком данного кристаллизующегося стекла является зависимость степени закристаллизованности и свойств стеклокристаллических покрытий на кремний от дисперсности исходного порошка стекла, что обусловлено поверхностным,. механизмом кристаллизации стекла данного состава.

Наиболее близким к изобретению .. является кристаллизующееся стекло 12)

20 для изоляции элементов ИС, включающее вес.4: S10g - 50 55, А1аО 20-25,.

Ng0 5-10, Т10т 8-12, БгО 5-10.

Недостатком данного кристаллизующе2 гося стекла является повышенная чувствительность значений КЛТР к незначительным колебаниям режимов термообработки, что связано с наличием в закристаллизованном материале нескольких кристаллических фаз, отличающихся значениями КЛТР(— кристобалит, кордиерит, стронциевый анорт- тит, стронциевый осумилит, рутил, и др. ) Отклонение значений КЛТР ситалла от КЛТР кремния затрудняет получение согласованных с кремнием спаев и приводит к деформации кремниевых пластин, возникновению в кремнии внутренних напряжений и дислокаций, и, в конечном итоге, к ухудшению параметров кремниевых приборов и низкому выходу годных ИС и при их производстве. Другим недостатком данного стекла является высокое значение тангенса угла диэлектрических потерь (tg 0 )закристаллизованного материала в области частот 10 -10 Гц

6 (1oo-140) - 1o4.. 489

45

Целью изобретения является получение согласованного спая с кремнием.

Эта цель достигается тем, что стекло для изготовления стеклокристаллического цемента для изоляции элементов интегральных схем, включаю-. щее S10<, Al О, Т10, Sr0 и/или

ВаО, дополнительно содержит один компонент из группы CeG, Sn0, Zr0 при следующем соотношении компонентов, в вес.3:

SiОц» 47-58

А1 О 15-22

Ti0, 6-12

Sr0 и/или

ВаО 3-22 один компонент из группы

Се0,2 0,01-0,5 zo

Sn0 0,5-3

Zr0 0,5 - 3

Исходные компоненты отвешивали в соответствии с заданным составом и тщательно перемешивали в яшмовой ступке. Варку стекол проводят в индукционной печи в платино-радиевом тигле в течение 4 часов при темпе— ратуре 1600 С. Выработку стекол проводят в виде гранулята путем от- зо ливки расплава в дистиллированную воду. Полученный гранулят измельчают в яшмовом барабане на валковой мельнице до удельной поверхности

5000 см: /г.

Покрытия ситалла на кремнии получают следующим образом. Из порошка стекла на изобутиловом спирте готовят пасту сметано-образной 1 консистенции. Тщательно перемешанную пасту наносят методом полива на кремниевые пластины. Диаметр используемых кремниевых пластин составлял 40 мм, толщина - 300 мкм.

21 4

Количество наносимой пасты подбирают опытным путем таким образом,. чтобы получить после оплавления и кристаллизации ситалловый слой толщиной 500 10 мкм. После нанесения слой пасты высушивают на воздухе в течение 1О ч. Оплавление и кристаллизацию покрытий проводят в диффузионной печи марки СДО-125/4 лри о температурах 1180-1240 С в течение

15-59 мин. Время продвижения пластин в зону с максимальной температурой составляло 5-20 секунд. После окончания термообработки пластины выдвигали из печи и охлаждали на воздухе до комнатной температры.

Образцы для измерения КЛТР и диэлектрических характеристик прессовали из порошкообразного стекла. Режимы термообработки образцов для измерения КЛТР и диэлектрических характеристик соответствовали режимам кристаллизации покрытий на кремнии. Яосле термообработки на образцы для измерения диэлектрических характеристик наносили и вжигали при 600 С серебряные электроды. о

Оптимальные режимы кристаллизации покрытий на кремнии для составов стекол приведены в таблице. В таблице приведены также значения КЛТР и диэлектрических характеристик образ.. цов стеклокристаллических материалов, закристаллизованных по режимам соответствующим режимам получения покры тий на кремнии.

Изобретение поясняется конкретными примерами, которые приведены в таблице.

Применение предложенных кристаллизующихся стекол вместо известных позволяет значительно улучшить характеристики кремниевых приборов и повысить выход годных ИС при их производстве.

948921

Ю сО

CD

Ю

СЧ

ОО

3!!Ъ

Ю

СЧ

LA л л . л

СЛ л

CD

СлЪ

Ю

СЧ

С!\

СЧ

СЧ

Ю

С

СЧ

CD

СЧ

Ю

СЧ

Ю

СЧ

Ю

Ю

СЧ

ОО

С!О

ОЪ л

CD

СЧ

CD

ОО! с

333

a Iz o

333 X а а

m x

X

=г

tII

33 X

X X с м

1 ill

Э a I 3= ЛО

X I- X

333 IC!

3- а х

) л

X X с* с so

СО 36 Р !

» С!3

IC! о о

cf an

С 3 3 о

С

aCl !

Ю

33

Сп

1 1

1 I I ! 1 СЧ 1

1 . I

1, 1

1

1 л л .1

1

1 I

1 О 1

° »

I !

31

1

I

I CA

1 . 1 —, 1

1 СО

1 1

1

1

I л

X

С 1, Q

IС!)

333 1

Р

Г

1 I

1

1

1

I

1

0- — -!

1 i

1 ! I

I. -Й

I !

1 д

I

1

I Сл\

1

1

1 1 !

1

1 СЧ

1

1 3

1

1 (I 1

1 1

1 3j 1

3 dl I

1 333 I

I I- 1 о I о.

o ! (I

1

1

1

1

1 !

t

1

I

1

1

1

I

1

I

t

1

1

1

I

1

I

I

1

1

1

1

I

I !

I

1

I !

1

I !

1

I

l

1

I

1 .1

I !

3

1 !

3

3

1 !

Ю

"Р I

-а

СЧ CO 1

СЧ

СЯ ОО 1 СЧ

СЧ

1 1

1 О1 1

1 ° 1

1 1- I

3.С\

% л

С<

СС\

CD ° л

Л О

СО СЧ

О

СЧ Л CD

Ю

Ю

Р Ю

34 Ф о. о о

t1I ° 9

I»

I

1

LA

Ю

СЧ

Р Ъ

СЧ

1

3

I

I

1

1

1

1 !

1

1

I

1

1 !

1

I

1

1

1

I

I

l

t

1 !

1

1 !

I

1

I !

1

I

I

1 !

I

I

1 !

1

1

I

1

1

I

I

1

1 !

I

1 ,1 !

1

t

1 !

1

I !

I

I !

С.Э!

" о

О О е» -CD ъ ОО3 Cf 0- I СО

I-CD a

М,СЧ ..

e48gzi

LA л

LA л л!

I !

LA л л

I

1

1

1

1

I

I !

I

I

1

1

1

1 !

t

I

I

1 !

I л (О ° ((()о о

СЭ й!

1 с

1

I

1

Э

1 о а о 1

1

I

1

1

l

1

1

1

1 !

I !

1

I !

t !

t

I

I

I

1 !

I !

I !

I

I

l !

I

I

1

1 .I

I

I

1 1

1 (л) 1

I t

1 I

1 ! 1

1 1

1 1

I I !

1 I

1 л—

1 I

1 "I

1 1

1 п 1

I 1

I 1

I I

1 1

I l

1 1

I. I

I 1

I О

I 1

l 1

I

1 CO 1

1 1

1 1

1 I

1

1 1

) I

I л

I I! ! О

I

1 3

1 1.Г\

1

I с

t

I

1

1 CV

I

1

I

I и т

6)

1 ГЦ

r c ,I0 (tх (- к х л эоа с() э (() 3 } о с а(=

1 о

CD т =г ф 1

S I-cp

a. oo (= )-1

О

s a а с

lY K

Э (О с с л о

s э

С."(Q

Л о о о v (О е (((=г SD

CL O

948921

Формула изобретения

БгОи/или

ВаО

Один компонент из группы:

3 -25

0,01 — 0,5

0,5 - 3,0

0,5 - 3,0

Се О >.

ZrO

ZrO

Составитель О.Самохина

Редактор И.Товтин Техред К.Мыцьо Корректор О.Билак

Заказ 5690/3 Тйраж 508 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская . наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r;. Ужгород, ул. Проектная, Стекло для изготовления стекло-, ристаллического цемента для изоляции элементов интегральных схем, включаю- 5 щее SiO, Al О>, TiO>, SrO и/или ВаО ,> r л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью получения согласованного спая кремнием, оно дополнительно содер;<ит один компонент из группы СеО пО, ЕгО. при следующем соотношении компонентов, вес.4:

SiO 47 — 58

А1О 15 — 22

Т10 6 -12 15

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 447380, кл. С 03 С 3/22, 1973 °

2. Авторское свидетельство СССР

N 440351, кл. С 03 С 3/22, 1972.