RU2347297C1 - Способ монтажа кремниевых кристаллов на покрытую золотом поверхность - Google Patents
Способ монтажа кремниевых кристаллов на покрытую золотом поверхность Download PDFInfo
- Publication number
- RU2347297C1 RU2347297C1 RU2007119690/28A RU2007119690A RU2347297C1 RU 2347297 C1 RU2347297 C1 RU 2347297C1 RU 2007119690/28 A RU2007119690/28 A RU 2007119690/28A RU 2007119690 A RU2007119690 A RU 2007119690A RU 2347297 C1 RU2347297 C1 RU 2347297C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crystal
- mounting
- semiconducting
- plated surface
- transistors
- Prior art date
Links
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области полупроводниковой микроэлектроники и предназначено для присоединения полупроводникового кристалла к корпусу методом контактно-реактивной пайки с образованием эвтектического сплава Au-Si при производстве транзисторов и интегральных микросхем. Сущность изобретения: в способе монтажа кремниевых кристаллов полупроводниковых приборов на покрытую золотом поверхность корпуса с нанесенным на обратную сторону кристалла слоем, в качестве слоя на обратную сторону кристалла наносят тонкий слой аморфного кремния толщиной 15-60 нм. Изобретение направлено на повышение теплофизических свойств СВЧ-транзисторов большой мощности. 1 табл.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области полупроводниковой микроэлектроники и предназначено для присоединения полупроводникового кристалла к корпусу методом контактно-реактивной пайки с образованием эвтектического сплава Au-Si при производстве транзисторов и интегральных микросхем. Особенно актуальным предлагаемый способ монтажа представляется в производстве СВЧ-транзисторов большой мощности, где реализация требований равномерного отвода тепла от кристалла на металлокерамический держатель (теплоотвод) является одной из первостепенных задач получения надежного изделия в эксплуатации.
Главным условием качественного монтажа кремниевых кристаллов на позолоченную поверхность корпуса является однородность и плотность паяного шва (поверхности контактирования кристалла), которые и обуславливают достижение так называемой сплошности соединения по всей поверхности раздела кристалл-корпус. И наоборот, наличие пор и пустот в паяном шве (эвтектическом слое Au-Si) приводит к увеличению теплового сопротивления кристалл-корпус и, как следствие, локальной или полной деградации транзисторной структуры.
Необходимость создания более мощной радиоэлектронной аппаратуры требует создания СВЧ-транзисторов с выходной мощностью более 600 Вт и, соответственно, применение кристаллов больших размеров. Поэтому задача совершенствования метода контактно-реактивной пайки для достижения качественного соединения становится все более актуальным и сложным техническим решением.
Известны способы монтажа кристаллов методом контактно-реактивной пайки, в которых используются прокладки из эвтектического сплава Au-Si [1] или золотой фольги [2], или комбинированной прокладки из золотой фольги с выступающей на ней в центре полоской сплава Au-Si [3].
Общим недостатком указанных способов являются отсутствие однородности и равномерности эвтектического слоя [4], а также большая трудоемкость необходимых технологических процессов, связанных с выполнением дополнительных операций изготовления прокладок, их обработки и укладки на поверхность корпуса, а также необходимости разработки и обеспечения дополнительной технологической оснастки. К тому же указанные известные способы связаны с необоснованно большим расходом драгметалла (Au).
Известны также другие технические решения монтажа на эвтектику, основанные на использовании предварительно созданной тонкой пленки золота методом вакуумного напыления на обратную сторону пластины с транзисторными структурами [4]. Данный способ также не нашел широкого практического применения из-за плохой адгезии напыленного слоя золота к поверхности кремниевого кристалла, что в последующем ведет к образованию пустот в области контактирования кристалла и корпуса при напайке и, как следствие, к уменьшению механической прочности паяного шва и росту теплового сопротивления транзистора. Для улучшения смачивания паяемой стороны кристалла на нее наносят золотое покрытие на предварительно созданный подслой никеля, которое вжигают при температуре порядка 400°С [5]. Однако и этот способ не устраняет вышеуказанных недостатков. Кроме того, к вышеперечисленным недостаткам добавляется образование интерметаллических соединений и силицидов металлов, которые не растворяются в слое эвтектики, что приводит к дополнительному увеличению теплового сопротивления и снижению надежности изделий.
Технический результат изобретения - повышение теплофизических свойств СВЧ-транзисторов, снижение теплового сопротивления более чем на 30% и, следовательно, повышение энергетических характеристик приборов и их надежности. Технический результат достигается тем, что на обратную сторону кристалла наносится тонкий слой аморфного кремния толщиной 15÷60 нм. При этом использование других каких-либо дополнительных металлических слоев или прокладок для решения проблемы сплошности контактирования и однородности паяного шва не требуется.
Нанесенный слой кремния, благодаря своей аморфной структуре, обладает высокой реактивной способностью по отношению к золоту, что ведет на начальных стадиях сплавления к интенсивному образованию эвтектического сплава Au-Si. Эвтектический слой образуется на внешней границе пленки аморфного кремния и золотого покрытия поверхности корпуса. Этот слой является как бы «затравкой» для дальнейшего активного взаимообъемного растворения монокристаллического кремния кристалла и золотого покрытия посадочной площадки корпуса. Данный процесс характеризуется равномерным фронтом вплавления, а паяный шов при этом не имеет посторонних включений.
Способ монтажа с использованием напыленного слоя аморфного кремния на обратную сторону пластины с транзисторными структурами (кристалла) имеет значительные преимущества по сравнению с ранее применяемыми методами эвтектической пайки кристаллов не только по физико-технологическим параметрам, но и благодаря своей технологической простоте, воспроизводимости и экономичности процесса.
Монтаж кремниевых кристаллов осуществляется следующим образом. Аморфный слой кремния наносится методом вакуумного напыления на установке магнетронного распыления типа 01НИ-7-006 в среде аргона с использованием кремниевой мишени, закрепленной на медном основании.
Режим нанесения:
| предварительный отжиг пластин | 200÷250°С |
| предварительный вакуум | 5×104 Па |
| давление в рабочей камере во время распыления | (6÷7)×103 Па |
| давление аргона в магнетроне | (6÷7)×10-1 Па |
| скорость нанесения кремния | (0,7÷1) нм/с |
| толщина пленки аморфного кремния | (15÷60) нм |
Выбор конкретной толщины пленки аморфного кремния определяется с учетом реализации наибольшей сплошности контактирования. Так экспериментально было установлено, что при толщинах менее 15 нм не образуется надежной сплошной поверхности контактирования, а при толщинах более 60 нм возрастают переходные сопротивления, что отрицательно сказывается на энергетических и теплофизических характеристиках мощных СВЧ-транзисторов.
В таблице приведены значения теплового сопротивления мощных СВЧ-транзисторов для применения в метровом и дециметровом диапазоне волн, изготовленных с использованием традиционной технологии монтажа кристалла способом напыления пленки Au-Ni [5] и предлагаемой технологии способом напыления пленки аморфного кремния.
| Таблица. | |||
| Наименование транзистора | Выходная мощность СВЧ-транзистора, Вт |
Значение теплового сопротивления транзистора,°С /Вт | |
| Монтаж кристалла с использованием пленки Au-Ni [5] | Монтаж кристалла с использованием пленки аморфного кремния | ||
| КТ9174АС | 300 | 0,82 | 0,57 |
| КТ9151АС | 200 | 0,95 | 0,63 |
| КТ9182АС | 150 | 0,97 | 0,76 |
| КТ9152АС | 100 | 1,28 | 1,0 |
| КТ9142АС | 50 | 2,13 | 1,77 |
| КТ9190А | 20 | 5,16 | 4,1 |
Из приведенных экспериментальных данных видно, что предложенный способ монтажа кристалла с напыленной пленкой аморфного кремния позволяет для транзисторов с различным уровнем выходной мощности (20-300 Вт) более чем на 30% уменьшить тепловое сопротивление и, следовательно, повысить энергетические характеристики приборов и их надежность.
Литература
1. Пат. 5188982 США, МКИ5 H01L 21/52. Способ присоединения полупроводникового кристалла к корпусу / Huang Chin-Ching. Опубл.23.02.93.
2. Пат. 5089439 США, МКИ5 H01L 23/6. Монтаж кремниевых кристаллов с большими размерами на покрытую золотом поверхность. / Lippey Barret Опубл.18.02.92.
3. Пат. 5037778 США, МКИ5 H01L 21/603. Монтаж кристалла с использованием Au-прокладки, плакированной эвтектическим сплавом Au-Si. / Stark James, Whitcomb Michael J. Опубл. 06.08.91.
4. А.И.Мазур, В.П.Алехин, М.Х.Шоршоров. Процессы сварки и пайки в производстве полупроводниковых приборов. М.: Радио и связь, 1981. 224 с.
5. Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств: Справочник. М.: Радио и связь, 1991. 528 с.
Claims (1)
- Способ монтажа кремниевых кристаллов полупроводниковых приборов на покрытую золотом поверхность корпуса с нанесенным на обратную сторону кристалла слоем, отличающийся тем, что в качестве слоя на обратную сторону кристалла наносят тонкий слой аморфного кремния толщиной 15-60 нм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007119690/28A RU2347297C1 (ru) | 2007-05-28 | 2007-05-28 | Способ монтажа кремниевых кристаллов на покрытую золотом поверхность |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007119690/28A RU2347297C1 (ru) | 2007-05-28 | 2007-05-28 | Способ монтажа кремниевых кристаллов на покрытую золотом поверхность |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007119690A RU2007119690A (ru) | 2008-12-10 |
| RU2347297C1 true RU2347297C1 (ru) | 2009-02-20 |
Family
ID=40531912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007119690/28A RU2347297C1 (ru) | 2007-05-28 | 2007-05-28 | Способ монтажа кремниевых кристаллов на покрытую золотом поверхность |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2347297C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2561240C2 (ru) * | 2013-05-15 | 2015-08-27 | Евгений Иванович Челноков | Способ изготовления корпуса микросхемы |
| RU2570226C1 (ru) * | 2014-08-05 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электронной техники" | Способ монтажа кремниевых кристаллов на покрытую золотом поверхность |
| RU2714538C1 (ru) * | 2019-05-21 | 2020-02-18 | Акционерное общество "ОКБ-Планета" АО "ОКБ-Планета" | Способ монтажа полупроводниковых кристаллов на покрытую золотом поверхность |
-
2007
- 2007-05-28 RU RU2007119690/28A patent/RU2347297C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГОТРА З.Ю. Технология микроэлектронных устройств. Справочник. - М.: Радио и связь, 1991, с.528. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2561240C2 (ru) * | 2013-05-15 | 2015-08-27 | Евгений Иванович Челноков | Способ изготовления корпуса микросхемы |
| RU2570226C1 (ru) * | 2014-08-05 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электронной техники" | Способ монтажа кремниевых кристаллов на покрытую золотом поверхность |
| RU2714538C1 (ru) * | 2019-05-21 | 2020-02-18 | Акционерное общество "ОКБ-Планета" АО "ОКБ-Планета" | Способ монтажа полупроводниковых кристаллов на покрытую золотом поверхность |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007119690A (ru) | 2008-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4811756B2 (ja) | 金属−セラミックス接合回路基板の製造方法 | |
| US20160211195A1 (en) | Electronic part mounting substrate and method for producing same | |
| JP5741971B2 (ja) | 金属−セラミックス接合回路基板の製造方法 | |
| TW201317131A (zh) | 陶瓷基板上進行選擇性金屬化之方法 | |
| CN109608221A (zh) | 一种氮化铝陶瓷覆铜基板的制备方法 | |
| JP2001130986A (ja) | 銅メッキセラミックス基板、及びそれを用いたペルチィエ素子、並びに銅メッキセラミックス基板の製造方法 | |
| RU2347297C1 (ru) | Способ монтажа кремниевых кристаллов на покрытую золотом поверхность | |
| CN113501725B (zh) | 一种覆铝陶瓷绝缘衬板的制备方法 | |
| RU2570226C1 (ru) | Способ монтажа кремниевых кристаллов на покрытую золотом поверхность | |
| CN115626835A (zh) | 一种陶瓷基覆铜板的制造方法及其产品 | |
| JP5691901B2 (ja) | パワーモジュールの製造方法 | |
| KR19990045105A (ko) | 기판 | |
| US5858557A (en) | Nickel/gold plating of a copper-refractory metal material | |
| JP2005026252A (ja) | セラミック回路基板、放熱モジュール、および半導体装置 | |
| JP2004022710A (ja) | 金属−セラミックス接合体およびその製造方法 | |
| JP5643959B2 (ja) | 金属−セラミックス接合回路基板の製造方法 | |
| RU2405229C2 (ru) | Корпус полупроводникового прибора | |
| RU2737722C1 (ru) | Способ изготовления полупроводникового прибора | |
| RU2714538C1 (ru) | Способ монтажа полупроводниковых кристаллов на покрытую золотом поверхность | |
| RU2375787C2 (ru) | Способ посадки кремниевого кристалла на основание корпуса | |
| JPH11322455A (ja) | セラミックス／金属接合体およびその製造方法 | |
| JPH11354699A (ja) | 半導体用放熱板とその製造方法 | |
| RU2815323C1 (ru) | Способ монтажа кристалла кремниевого транзистора | |
| RU2343586C1 (ru) | Способ формирования контактного слоя титан-германий | |
| JP4048914B2 (ja) | 回路基板の製造方法および回路基板 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20131003 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160529 |