CS269458B1 - Způsob vytváření tenké vrstvy paládia - Google Patents

Abstract

Způsob vytváření tenké vrstvy paládia ve vodivé, pájitelné a ultrazvukem svařitelné struktuře vrstev titan-paládium-zlato se používá při montáži tenkovrstvých hybridních integrovaných obvodů. Pro různé teploty a doby tepelného zpracování struktury vrstev titan-paládium- -zlato řeSení zaručuje vysokou odolnost struktury vrstev titan-paládium-zlato vůči rozpouštění v eutektické pájce PbSnAg a zvýšení kvality ultrazvukových svárů na táto struktuře vrstev. Účelu sadosáhne tím, že se paládiua naprašuje vakuovou reaktivní metodou ve směsi kyslíku a 1- nertního plynu ze skupiny vzácných plynů, přičemž obsah kyslíku činí 0,05 až 20 % obj. a obsah inertního plynu tvořeného ze vzácných plynů Jednotlivě nebo ve směsi činí 80 až 99,95 % obj.

Description

Vynález se týká způsobu vytváření tenké vrstvy paládia ve vodivé, pájitelné a ultrazvukem svařitelné struktuře vrstev titan - paládium - zlato metodou reaktivního naprašování ve vakuu.

Dosud se tenkovrstvá struktura titan-paládium-zlato vytváří tak, že adhezní vrstva titanu ae napráší v pracovním plynu vakuové aparatury (pracovním plynem je nej častěji argon, popřípadě další inertní plyn se skupiny vzácných plynů čistoty nejméně 99,99 % objemových). Za stejných podmínek a ve stejném vakuovém cyklu se napráší vrstva paládia, přičemž při naprašování vrstev titanu i paládia se požaduje co nejnižší tlak zbytkových plynů ve vakuové aparatuře (obvykle 10~* až 10⁵ Pa). Vrstva zlata se vytvoří galvanickým nanášením. Při montáži tehkovrstvých hybridních integrovaných obvodů ae struktura vrstev titan-paládium-zlato používá pro pájení obvodů do pouzder, vkládání součástek do obvodu pájením, k vodivému spojení částí obvodu a k propojování součástek v obvodu a obvodu s vývody pouzdra ultrazvukovým svařováním pomocí hliníkového drátu. Hybridní integrovaný obvod s vodivou, pájitelnou a svařitelnou strukturou vrstev titan-paládium-zlato se tepelně zpracovává žíháním na vzduchu při teplotách od 300 °C do 400 °C po dobu desítek minut až několik hodin. Značné problémy s aplikací struktury vrstev titan-paládium-zlato pro montážní operace se objevují při použití Jemnozrnných korundových substrátů, kdy tepelné zpracování běžným způsobem vytvořené struktury vrstev titan-paládium-zlato při teplotě 350 °C po dobu Jedné až několika hodin nezaručuje dostatečnou spolehlivost operací pájení a ultrazvukového svařování. Není totiž zaručena vysoká odolnost této struktury vůči rozpouštění v eutektické PbSnAg pájce, stejně tak jako nízký rozptyl a vysoká pevnost svárů na této struktuře vrstev.

Pro náročné montážní operace na jemnozrnných korundových substrátech s dlouhou dobou ponoření struktury vrstev titan-paládium-zlato v pájce PbSnAg Je uvedená struktura běžným způsobem vytvořená zcela nepoužitelná.

Nevýhody současného stavu techniky řeší způsob vytváření tenké vrstvy paládia ve vodivé, pájitelné a svařitelné struktuře vrstev titan, paládium, zlato, Jehož podstata spočívá v tem, že se paládium naprašuje vakuovou reaktivní metodou ve směsi kyslíku a inertního plynu ze skupiny vzácných plynů, přičemž obsah kyslíku činí 0,05 až 20 % obj. a obsah inertního plynu tvořeného ze vzácných plynů Jednotlivě nebo ve směsi činí 80 až 99,95 % obj.

Vynález tedy spočívá v reaktivním naprašování paládia ve směsi inertního plynu ze skupiny vzácných plynů (s výhodou argonu) a kyslíku. Adhezní vrstva titanu se naprašuje bez připouštění kyslíku do naprašovací aparatury. Vrstva zlata se vytváří galvanickým zlacením.

-Tímto způsobem vytváření paládia se několikanásobně sníží rychlost- rozpouštění struktury vrstev titsn-paládium-zlato v eutektické pájce PbSnAg a zvýší se kvalita svárů hliníkovým drátem.

Vynález bude blíže vysvětlen na příkladu možného použití při vytváření struktury vrstev nitrid tantalu-titan-paládium-zlato na jemnozrnných korundových podložkách.

Příklad

Vrstva titanu tloušťky 130 nm byla vytvořena naprašováním v magnetronové naprašovací aparatuře H2S-03 při rychlosti naprašování 0,47 nm/s a tlaku argonu 2.10^-1 Pa, potom byla ve stejném vakuovém cyklu naprášena reaktivně vrstva paládia o tloušťce 310 nm při rychlosti naprašování 0,69 nm/s ve směsi kyslíku (parciální tlak 2,5.10^-3 Pa) a argonu (parciální tlak 2.10^-1 Pa). Tlak zbytkových plynů před naprašováním byl 1,5.10“^ Pa, aparatura H2S-03 je čerpána kryogenní vývěvou. Za stejných podmínek, avšak bez připouštění kyslíku při naprašování paládia byla vytvořena srovnávací vrstva titanu a paládia o stejné tloušťce vrstev (130 nm titanu a 3>0 nm paládia). Pod adhezní vrstvou titanu byla v obou případech nitridu tantaln o tloušťce vrstvy 30 nm, naprášena magnetronově v aparatuře H2S-03 rychlostí 0,17 nm/s v jiném vakuovém cyklu. Na vrstvu paládia bylo v obou případech

CS 269 458 Bl galvanicky naneseno v lázni pro vylučování ryzího «lata zlato o tloušťce vrstvy 1,6/m, a struktura vrstev titan-paládium-elato byla shodně tepelně zpracována žíhání· na vzduchu při teplotě 350 °C po dobu dvon hodin. Srovnání vlastností struktury vrstev nitrid tantalu-titan-paládiua-zlato s reaktivně naprášeným paládiem ae strukturou vrstev nitrid tantalu-titan-paládium-zlato s paládiem naprášeným v čistém argonu ukázalo, že struktura vrstev s reaktivně naprášeným paládiem vykazuje více než trojnásobnou odolnost vůči rozpouštění v eutektické pájce PbSnAg při teplotě pájky 230 °C, dále se n táto struktury vrstev snížil rozptyl pevností svarů a zvýšila se průněrná pevnost svarů» (Reaktivní naprašování paládia taká zaručuje vysokou odolnost struktury vrstev nitrid tantalu-titan-paládiua-zlato vůči rozpouštění v eutektické pájce PbSnAg v široké· intervalu dob tepelného zpracování struktury vrstev nitrid tantalu-titan-paládiua-zlato při teplotě 350 °C.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU .

   Způsob vytváření tenké vrstvy paládia ve vodivé, pájitelné a svařitelné struktuře vrstev titan, paládiua, zlato, vyznačující se tía, že se paládiua naprašuje vakuovou reaktivní metodou ve saěsi kyslíku a inertního plynu ze skupiny vzácných plynů, přičeaž obsah kyslíku činí 0,05 až 20 % objemových a obsah inertního plynu tvořeného se vzácných plynů jednotlivě nebo ve saěsi činí 80 až 99,95 % objemových.