CS229976B1 - Alloy for soldering, especially the back of silicon semiconductor wafers - Google Patents

Alloy for soldering, especially the back of silicon semiconductor wafers Download PDF

Info

Publication number
CS229976B1
CS229976B1 CS253082A CS253082A CS229976B1 CS 229976 B1 CS229976 B1 CS 229976B1 CS 253082 A CS253082 A CS 253082A CS 253082 A CS253082 A CS 253082A CS 229976 B1 CS229976 B1 CS 229976B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
alloy
soldering
weight percent
silicon
gold
Prior art date
Application number
CS253082A
Other languages
Czech (cs)
Slovak (sk)
Inventor
Ladislav Belescak
Frantisek Rysavy
Original Assignee
Ladislav Belescak
Frantisek Rysavy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ladislav Belescak, Frantisek Rysavy filed Critical Ladislav Belescak
Priority to CS253082A priority Critical patent/CS229976B1/en
Publication of CS229976B1 publication Critical patent/CS229976B1/en

Links

Landscapes

  • Die Bonding (AREA)

Abstract

Účelom vynálezu je zniženie spotřeby zlata pri výrobě usmerňujúcich polovodičových prvkov zliatincvou technológiou bez zvýsenia investičných nákladov a pracnosti. Uvedeného účelu sa dosiahne použitím trojkomponentnej spájkovacej zliatiny polovodičovéj čistoty, ktorej pracovna spájkovacia teplota je zhodna a pracovnou teplotou vytvárania usmerňujúceho P-N přechodu na báze hliník-kremik. Podstatou vynálezu je, že zliatina obsahuje 75 hmotnostných percent zlata, 24 hmotnostných percent striebra a 1 hmotnostně percento antimónu. Vzhladom k dobrým mechanickým a spájkovacim vlastnostiam zliatinu možno využit i v dalších oboroch napr. strojárenstve, kde sa vyžaduje čo najdokonalejšie spojenie materiálov.The purpose of the invention is to reduce the consumption of gold in the production of rectifying semiconductor elements by alloying technology without increasing investment costs and labor. The stated purpose is achieved by using a three-component soldering alloy of semiconductor purity, the working soldering temperature of which is identical to the working temperature of forming a rectifying P-N junction based on aluminum-silicon. The essence of the invention is that the alloy contains 75 weight percent gold, 24 weight percent silver and 1 weight percent antimony. Due to its good mechanical and soldering properties, the alloy can also be used in other fields, e.g. mechanical engineering, where the most perfect connection of materials is required.

Description

Vynález sa týká zliatiny pre spájkovanie, najma zadněj strany křemíkových polovodičových doštičiek a rieši jeho vhodné zloženie,The invention relates to an alloy for soldering, in particular the back of silicon semiconductor wafers, and to a suitable composition thereof,

Pri výrobě usmerňujúcich polovodičových prvkov zliatinovou technológiou, kde usmerňujúci P-N přechod je vytvořený na prednej straně kremíkovej doštičky pomocou hliníkového kolíka, je potřebné zadnú stranu tejto doštičky dopovat. Toto obohatenie kremíkovej Struktury sa prevádza počas spájkovania kremíkovej doštičky na podložku dopujúcim kovom obsiahnutým v spájkovej zliatine. Z doposiaT známých přídavných materiálov najpoužívanejší je zložený zo zlata a antimonu, napr. spájka B-Au99Sb. Nevýhoda tohto materiálu spočívá v tom, že obsah zlata je vysoký a po metalurgickéj reakcii je velké množstvo tohto drahého kovu použitého pre objemová výplň medzery spoja eliminujúcu povrchové nerovnosti spájaných materiálov. Iný známy přídavný materiál obsahuje striebro, cín a antimon, napr. spájka B-Ag91Sn8, 6Sb. Nevýhodou tohto přídavného materiálu je vysoká precovná spájkovacia teplota, takže nie je možné spájkovanie a dopovanie zadněj strany kremíkovej doštičky prevádzať v jednom tepelnom cykle a vytvářením usmerňujúceho P-N přechodu na prednej straně kremíkovej doštičky. Zvyšujú sa tým výrobně náklady. Calšie známe přídavné materiály neobsahujú drahé kovy. Sú to materiály na báze cín-antimon, napr. B-Sn90Sb a olovo-antimon, napr.B-Pb89Sb. Nevýhodou týchto zliatin je to, že nevytvárajú s kremíkom dostatočne výhovujúci metalurgieV spoj. Preto je potřebné křemíková doštičku, připadne i podložku vopred opatřit vrstvou zlata alebo striebra. Pre vykonanie týchto technologických operácií sú potřebné speciálně zariadenia, akými sú pokovovacie linky, vakuové naparovačky a pod., ktoré taktiež nepriaznivo ovplyvňujú výrobně nákladyIn the manufacture of rectifying semiconductor elements by alloy technology, where the rectifying P-N transition is formed on the front side of the silicon wafer by means of an aluminum pin, it is necessary to dope the rear side of the wafer. This enrichment of the silicon structure is carried out during soldering of the silicon wafer to the substrate by the doping metal contained in the solder alloy. Of the known filler materials known to date, the most widely used is composed of gold and antimony, e.g. solder B-Au99Sb. The disadvantage of this material is that the gold content is high and, after the metallurgical reaction, a large amount of this precious metal is used for the bulk gap filler to eliminate surface unevenness of the bonded materials. Another known additive material comprises silver, tin and antimony, e.g. solder B-Ag91Sn8, 6Sb. The disadvantage of this add-on material is the high precision soldering temperature, so that soldering and doping of the backside of the silicon wafer cannot be accomplished in a single thermal cycle and creating a rectifying P-N transition on the front of the silicon wafer. This increases production costs. The previously known filler materials do not contain precious metals. These are tin-antimony-based materials, e.g. B-Sn90Sb and lead-antimony, e.g. B-Pb89Sb. The disadvantage of these alloys is that they do not form a sufficiently satisfactory metallurgy with the silicon bond. Therefore it is necessary to pre-coat the silicon wafer or the substrate with a layer of gold or silver. In order to carry out these technological operations, special equipment such as metallization lines, vacuum steamers and the like is required, which also adversely affects production costs.

Uvedené nedostatky odstraňuje zliatina pre spájkovanie, najma zadnej strany křemíkových polovodičových doštičiek na podložky za súčasného vytvárania usmerňujúceho P-N přechodu hliníkovým kolíkem na prednej straně podlá vynálezu, ktorej podstatou je, že obsahujeThese drawbacks are overcome by a solder alloy, in particular the back of silicon semiconductor pads, while providing a rectilinear P-N transition through the aluminum peg on the front of the invention, comprising:

229 976 hmctnostných percent zlata, 24 hrne tnoctných percent striebra a 1 hmotnostně percento antimónu.229,976 weight percent gold, 24 weight percent silver and 1 weight percent antimony.

Hlavnou výhodou zliatiny podl’a vynálezu je jej nízký obsah zlata, ktoré po naspájkevaní zostáva ako výplň medzery spoja, pričom pracovna spájkovacia teplota zliatiny umožňuje súČasne v jednom spájkovacom cykle vykonávať i dopovanie a vytvářením usmerňujúceho F-H přechodu a nie je ani potřebné na spájané základné materiály nanášať povrchovo vrstvy z drahých kovov. Spájková zliatina podlá vynálezu vykazuje dobré mechanické vlastnosti, takže je možné z nej pri zaracicní medzižíhania na zotavenie materiálu vyvalcovať velmi tenké fólie. Výborné suájkovacie vlastnosti zliatiny umožňuju pcužiť pre metalurgická reakciu spájkovania malé množstvo přídavného materiálu.The main advantage of the alloy according to the invention is its low gold content, which after soldering remains as a fill of the joint gap, while the working soldering temperature of the alloy allows simultaneous doping and the formation of a guiding FH transition in one soldering cycle. apply coatings of precious metals. The solder alloy of the present invention exhibits good mechanical properties, so that very thin films can be rolled out therefrom at the intermediate annealing to recover the material. The excellent soldering properties of the alloy allow small amounts of filler material to be used for the brazing metallurgical reaction.

Ako prakticky příklad použitia cpÓ3obu podlá vynálezu možno uviesť výrobu zenerových diod typového radu 1-3HZ 70 zliatinovcu technológiou z vykružených křemíkových dešticiek 0 2,9mm, oleptaných v zmesi kyselin na hrůbku cca 56C/Um. Spájková zliatina bola vyrobená tak, že příslušné množstva polovodičovo čistých kovov bolí uložené do kelímku. Vsádzka bola v pevnem stave odplynená vo vákuu a roztavená v ochrannej atmosféro argonu. Odliatok kvadratického prierezu bol válcováním postupné pretvárnený na fóliu hrůbky 0,06 mm. Medzi jednotlivými valcovaniami bolo zařáděné medzižíhanie na zotavenie zliatiny pri teplote cca 33CcC. Z vyrobenej fólie bolí pomocou nástroja vyseknuté spájkovacie kotůčiky 0 2,9 mm. Do spájkovacej formy sa postupné umiestnili hliníkové kolíky 0 0,9 x 30 mm, křemíkové doštiSky, spájkovacie kotúČiky a kovářové dilatačně podložky 0 2,9 x 0,5mm. Forma sa uzatvorila a vložila dc priebežnej spájkovacej pece s vodíkovou atmosférou, kde sa pri pracovněj teplote 6l0cC vykonalo zospájkovanie křemíkových doŠtičiek s dilatačnými podložkami za sůčasného dopovania kremíka antimónom a na opačnéj straně doštičiek sa vytvořili polovodičové usmerňujúce F-N přechody. Kvalita spájkovaných spojov bola vyhovujúca a polovodičové systémy zapúzdrené do kovových půzdier vyhovovali predpísaným tepelným a elektrickým paramet rom. *ivotnostné skúšky ukázali, že i prevádzkové vlastnosti takto vyrobených diod sú vyhovujúce. 3 výhovujúcimi výsledkem! bolo taktiež overené valcovanie zliatiny na fóliu hrůbky 0,03 mm a experimentálně vyrobené diody s použitím spájkovacích kotúčikov hrůbky 0,03 mm sa nelíši od diod bežnej sériovej výroby.As a practical example of the use of the cobob according to the invention, the production of zener diodes of the 1-3HZ 70 series alloyed by the technology of curved silicon wafers 0 2.9 mm, etched in a mixture of acids to a depth of about 56C / µm. The solder alloy was made by placing the appropriate amounts of semiconductor-pure metals in a crucible. The batch was degassed under vacuum in a solid state and melted under argon protective atmosphere. The quadratic cross-section cast was gradually rolled into a 0.06 mm thick film by rolling. Between each of the rolling has been placed on the recovery of the alloy intermediate annealing at a temperature of about 33C c C. The film produced from pain using the solder-cut roll of 0 2.9 mm. Aluminum pins 0,9 0.9 x 30 mm, silicon wafers, solder discs and blacksmith expansion pads 2 2.9 x 0.5mm were successively placed in the solder mold. The mold is sealed and placed dc continuous soldering furnace with a hydrogen atmosphere, wherein at operating temperature, c C 6l0 carried brazed silicon wafers with dilatation pads with simultaneous doping of the silicon, and antimony to the other side of the semiconductor wafers are formed guiding FR gradients. The quality of the solder joints was satisfactory and the semiconductor systems encapsulated in metal shells met the prescribed thermal and electrical parameters. * Life tests have shown that the performance of the diodes produced in this way is also satisfactory. 3 satisfactory results! the alloy rolling on a 0.03 mm thick film was also verified and the experimentally produced diodes using 0.03 mm thick solder discs do not differ from those of conventional series production.

Claims (1)

PREDMET VYNÁLEZU 229 979 Zliatina pře spájkovanie, najma zadnej strany křemíkových polo-vodičových doštičiek na podložky za súčasného vytvárania usmer-ňujúceho P-N přechodu hliníkovým kolíkom na prednej straně kremíkových doštičiek pri výrobě diod vyznačená tým, že obsahuje 75hmotnostných percent zlata, 24 hmotnostných percent striebraa 1 hmotnostně percento antimonu.OBJECT OF THE INVENTION 229 979 Alloy for soldering, in particular the back of silicon semi-conductor pads, while forming a directional PN transition through an aluminum pin on the front of the silicon wafers in the manufacture of diodes characterized by containing 75 weight percent gold, 24 weight percent silver and 1 weight percent antimony.
CS253082A 1982-04-08 1982-04-08 Alloy for soldering, especially the back of silicon semiconductor wafers CS229976B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS253082A CS229976B1 (en) 1982-04-08 1982-04-08 Alloy for soldering, especially the back of silicon semiconductor wafers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS253082A CS229976B1 (en) 1982-04-08 1982-04-08 Alloy for soldering, especially the back of silicon semiconductor wafers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS229976B1 true CS229976B1 (en) 1984-07-16

Family

ID=5362700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS253082A CS229976B1 (en) 1982-04-08 1982-04-08 Alloy for soldering, especially the back of silicon semiconductor wafers

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS229976B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6179935B1 (en) Solder alloys
JP2599890B2 (en) Lead-free solder material
US4632806A (en) Copper alloy having high resistance to oxidation for use in leads on semiconductor devices
US6689488B2 (en) Lead-free solder and solder joint
US3675311A (en) Thin-film diffusion brazing of nickel and nickel base alloys
Xu et al. Novel Au‐Based Solder Alloys: A Potential Answer for Electrical Packaging Problem
EP0995808B1 (en) Copper alloy and copper alloy thin sheet exhibiting improved wear of blanking metal mold
US4492812A (en) Electrical contacts for a solar cell
US3600144A (en) Low melting point brazing alloy
JPH07121467B2 (en) Method for soldering Si semiconductor element to Cu-based alloy lead frame with little residual thermal strain
JPH09296237A (en) Metallic substrate materials for semiconductor packaging
US3208889A (en) Method for producing a highly doped p-type conductance region in a semiconductor body, particularly of silicon and product thereof
CS229976B1 (en) Alloy for soldering, especially the back of silicon semiconductor wafers
JP2797846B2 (en) Cu alloy lead frame material for resin-encapsulated semiconductor devices
JPH07284983A (en) Solder material and manufacturing method thereof
US3261725A (en) Device comprising a iii-v compound semiconductor body and at least one contact to said body
RU2041783C1 (en) Solder for soldering mainly copper and copper-based alloys
EP1591191B1 (en) Joining method by Au-Sn brazing material, its thickness being i.a. dependent on the Sn-content
JPH0682713B2 (en) Tape for semiconductor leads
US3177054A (en) Compound foil for connecting electrodes to semiconductor material
JPS58147140A (en) Lead wire of semiconductor device
JPS64449B2 (en)
JPS61174344A (en) Copper alloy for lead frame
JPH081372A (en) Composite solder material and manufacturing method thereof
JPH0770567B2 (en) Carrier tape and method for manufacturing the same