RU2714538C1 - Способ монтажа полупроводниковых кристаллов на покрытую золотом поверхность - Google Patents
Способ монтажа полупроводниковых кристаллов на покрытую золотом поверхность Download PDFInfo
- Publication number
- RU2714538C1 RU2714538C1 RU2019115559A RU2019115559A RU2714538C1 RU 2714538 C1 RU2714538 C1 RU 2714538C1 RU 2019115559 A RU2019115559 A RU 2019115559A RU 2019115559 A RU2019115559 A RU 2019115559A RU 2714538 C1 RU2714538 C1 RU 2714538C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gold
- semiconductor
- coated surface
- crystals
- mcm
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
- H01L21/52—Mounting semiconductor bodies in containers
Abstract
Изобретение относится к области полупроводниковой микроэлектроники и может быть использовано в производстве полупроводниковых приборов, интегральных и гибридных микросхем. Способ монтажа полупроводниковых кристаллов на покрытую золотом поверхность включает нанесение на обратную сторону полупроводниковых кристаллов контактного слоя и последующую контактно-реактивную пайку полупроводниковых кристаллов на покрытую золотом поверхность корпуса на эвтектический сплав. Согласно изобретению нанесенный на обратную сторону полупроводниковых кристаллов контактный слой содержит последовательно напыленные металлы титан-никель-золото, толщиной 0,08±0,03 мкм, 0,07±0,03 мкм и 0,04±0,02 мкм, соответственно и нанесенный методом гальванического осаждения сплав золото-олово толщиной 4-6 мкм, с содержанием золота 70-80%, а пайку полупроводниковых кристаллов на покрытую золотом поверхность корпуса осуществляют при температуре 300-320°С в течение 1-2 секунд. Изобретение обеспечивает возможность получения качественного и надежного соединения кристалла с основанием корпуса при температуре монтажа 300-320°С, что обеспечивает возможность монтажа полупроводниковых кристаллов большой площади, а также позволяет монтировать кремниевые и арсенид-галлиевые кристаллы полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области полупроводниковой микроэлектроники и может быть использовано в производстве полупроводниковых приборов, интегральных и гибридных микросхем.
Существуют различные способы монтажа полупроводниковых кристаллов к основанию корпуса или кристаллодержателя.
Известен способ пайки полупроводникового кристалла к корпусу, по патенту РФ №2167469, включающий покрытие слоя никеля на коллекторной стороне кристалла сплавом никель-олово, содержащим 30-50% Ni, и пайку на фольгу припоя ПСр 2,5, в среде водорода или в вакууме.
Также известен способ посадки кремниевого кристалла на основание корпуса, включающий последовательное напыление в едином технологическом цикле на посадочную поверхность кристалла слоев металлов хром-никель-серебро и пайку кристалла к основанию корпуса с помощью оловянно-свинцовой прокладки, по патенту РФ №2359360.
Недостатками указанных способов являются низкая однородность соединения кристалла с основанием корпуса, высокая трудоемкость технологических операций, связанных с изготовлением и использованием припойной прокладки.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ монтажа кремниевых кристаллов на покрытую золотом поверхность, патент РФ №5570226. На обратную сторону кристалла наносится слой псевдосплавного покрытия толщиной (20-200) нм, содержащего аморфный кремний и 10-50 вес. % золота. Присоединение кремниевых кристаллов на покрытую золотом поверхность осуществляется методом контактно-реактивной пайки. Однако область применения данного способа ограничена только кремниевыми приборами, поскольку без кремния не будет реализовываться вторая стадия образования паяного шва, связанная с объемным растворением монокристаллического кристалла кремния и золотого покрытия посадочной площадки. Помимо этого, как недостаток следует отметить достаточно высокую температуру монтажа кристалла, порядка 390-410°С, и значительный уровень механических напряжений в кристаллах.
Технической задачей предполагаемого изобретения является получение однородного паяного шва и отсутствие микропор по всей его поверхности.
Технический результат, который требуется достигнуть - возможность получения качественного, надежного соединения кристалла с основанием корпуса при температуре 300-320°С.
Технический результат достигается за счет того, что способ монтажа полупроводниковых кристаллов на покрытую золотом поверхность, включает нанесение на обратную сторону полупроводниковых кристаллов контактного слоя и последующую контактно-реактивную пайку полупроводниковых кристаллов на покрытую золотом поверхность корпуса, на эвтектический сплав, причем, нанесенный на обратную сторону полупроводниковых кристаллов, контактный слой содержит последовательно напыленные металлы титан-никель-золото, с толщинами 0,08±0,03 мкм, 0,07±0,03 мкм и 0,04±0,02 мкм, соответственно и нанесенный методом гальванического осаждения сплав золото-олово, толщиной 4-6 мкм, с содержанием золота 70-80%, а пайку полупроводниковых кристаллов на покрытую золотом поверхность корпуса осуществляют при температуре 300-320°С в течение 1-2 секунд.
Качество паяных соединений проводилось на основании рентгенограмм для полупроводниковых кристаллов, смонтированных на выводную рамку.
На Фиг. 1 представлена рентгенограмма для монтажа полупроводниковых кристаллов с покрытием Ti-Ni-Au - Сплав Au-Sn, толщиной 4 мкм.
На Фиг. 2 представлена рентгенограмма для монтажа полупроводниковых кристаллов с покрытием Ti-Ni-Au - Сплав Au-Sn, толщиной 6 мкм.
Экспериментально установлено, что сплав золото-олово обладает превосходными характеристиками смачивания, обеспечивает высокую прочность соединения (предел прочности на разрыв 275 МПа), имеет отличную коррозийную стойкость и исключительную теплопроводность (0,57 Вт/(см⋅°С) при 85°С, высокое поверхностное натяжение и нулевой краевой угол смачивания, что делает материал предпочтительным вариантом при последующем монтаже кристалла. Использование гальванически осажденного сплава золото-олово толщиной 4-6 мкм с содержанием золота 70-80%, (в зависимости от условий осаждения и состава электролита), позволяет получить однородное паяное соединение кристалл-корпус с минимальным количеством дефектов и обеспечивает получение надежного контакта кристалл-корпус. Кроме того, гальваническое осаждение сплава золото-олово обладает большей технологичностью, по сравнению с другими способами его получения.
Для оценки качества монтажа кристаллов использовали две группы образцов кристаллов кремниевого полевого транзистора, размером 1,77×0,81×0,2 мм. На образцах первой группы на обратной стороне кристаллов формировалась металлизация титан-никель-золото, с толщинами 0,08±0,03 мкм, 0,07±0,03 мкм и 0,04±0,02 мкм, соответственно с последующим гальваническим осаждением сплава золото-олово, толщиной 4 мкм. На образцах второй группы на обратной стороне кристаллов формировалась металлизация титан-никель-золото, с толщинами 0,08±0,03 мкм, 0,07±0,03 мкм и 0,04±0,02 мкм, соответственно с последующим гальваническим осаждением сплава золото-олово, толщиной 6 мкм.
Пайка полупроводниковых кристалла на покрытую золотом поверхность корпуса для образцов первой и второй групп осуществлялась при температуре 300-320°С в течение 1-2 секунд.
Анализ рентгенограмм паяных соединений (Фиг. 1, Фиг. 2,) подтвердил получение однородных паяных швов и отсутствие микропор по всей их площади. У образцов первой и второй групп смачивание (% контактной площади) составило 85-95%. Техническая задача решена.
Использование предлагаемого способа монтажа полупроводниковых кристаллов позволило получить качественное, надежное соединение при температуре 300-320°С. Технический результат - достигнут полностью.
Получение однородных паяных швов и отсутствие микропор по всей их площади при температуре 300-320°С обеспечивает возможность монтажа полупроводниковых кристаллов большой площади без внесения механических напряжений, позволяет монтировать не только кремниевые, но и арсенид-галлиевые кристаллы полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.
Claims (1)
- Способ монтажа полупроводниковых кристаллов на покрытую золотом поверхность, включающий нанесение на обратную сторону полупроводниковых кристаллов контактного слоя и последующую контактно-реактивную пайку полупроводниковых кристаллов на покрытую золотом поверхность корпуса, на эвтектический сплав, отличающийся тем, что нанесенный на обратную сторону полупроводниковых кристаллов контактный слой содержит последовательно напыленные металлы титан-никель-золото, с толщинами 0,08±0,03 мкм, 0,07±0,03 мкм и 0,04±0,02 мкм соответственно и нанесенный методом гальванического осаждения сплав золото-олово толщиной 4-6 мкм, с содержанием золота 70-80%, а пайку полупроводниковых кристаллов на покрытую золотом поверхность корпуса осуществляют при температуре 300-320°С в течение 1-2 секунд.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019115559A RU2714538C1 (ru) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | Способ монтажа полупроводниковых кристаллов на покрытую золотом поверхность |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019115559A RU2714538C1 (ru) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | Способ монтажа полупроводниковых кристаллов на покрытую золотом поверхность |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2714538C1 true RU2714538C1 (ru) | 2020-02-18 |
Family
ID=69626081
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019115559A RU2714538C1 (ru) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | Способ монтажа полупроводниковых кристаллов на покрытую золотом поверхность |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2714538C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2786366C2 (ru) * | 2020-12-17 | 2022-12-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дагестанский государственный технический университет" | СПОСОБ ПОСАДКИ КРИСТАЛЛА ТИТАН-ГЕРМАНИЙ (Ti-Ge) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4772935A (en) * | 1984-12-19 | 1988-09-20 | Fairchild Semiconductor Corporation | Die bonding process |
US5089439A (en) * | 1990-02-02 | 1992-02-18 | Hughes Aircraft Company | Process for attaching large area silicon-backed chips to gold-coated surfaces |
RU2167469C2 (ru) * | 1999-04-13 | 2001-05-20 | Воронежский государственный технический университет | Способ пайки полупроводникового кристалла к корпусу |
RU2347297C1 (ru) * | 2007-05-28 | 2009-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт электронной техники" | Способ монтажа кремниевых кристаллов на покрытую золотом поверхность |
JP2015097149A (ja) * | 2013-11-15 | 2015-05-21 | 日本電信電話株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
RU2570226C1 (ru) * | 2014-08-05 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электронной техники" | Способ монтажа кремниевых кристаллов на покрытую золотом поверхность |
-
2019
- 2019-05-21 RU RU2019115559A patent/RU2714538C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4772935A (en) * | 1984-12-19 | 1988-09-20 | Fairchild Semiconductor Corporation | Die bonding process |
US5089439A (en) * | 1990-02-02 | 1992-02-18 | Hughes Aircraft Company | Process for attaching large area silicon-backed chips to gold-coated surfaces |
RU2167469C2 (ru) * | 1999-04-13 | 2001-05-20 | Воронежский государственный технический университет | Способ пайки полупроводникового кристалла к корпусу |
RU2347297C1 (ru) * | 2007-05-28 | 2009-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт электронной техники" | Способ монтажа кремниевых кристаллов на покрытую золотом поверхность |
JP2015097149A (ja) * | 2013-11-15 | 2015-05-21 | 日本電信電話株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
RU2570226C1 (ru) * | 2014-08-05 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электронной техники" | Способ монтажа кремниевых кристаллов на покрытую золотом поверхность |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2786366C2 (ru) * | 2020-12-17 | 2022-12-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дагестанский государственный технический университет" | СПОСОБ ПОСАДКИ КРИСТАЛЛА ТИТАН-ГЕРМАНИЙ (Ti-Ge) |
RU2792837C2 (ru) * | 2021-06-02 | 2023-03-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дагестанский государственный технический университет" | Способ посадки кристалла на основание корпуса |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1137797C (zh) | 用于减少焊料中金属间化合物形成的镍合金薄膜 | |
TWI430377B (zh) | 用於減緩介金屬化合物成長之方法 | |
US3480412A (en) | Method of fabrication of solder reflow interconnections for face down bonding of semiconductor devices | |
TWI302722B (en) | Ubm pad, solder contact and methods for creating a solder joint | |
JPH03216909A (ja) | 補強された直接結合銅構造体 | |
US3316628A (en) | Bonding of semiconductor devices to substrates | |
RU2570226C1 (ru) | Способ монтажа кремниевых кристаллов на покрытую золотом поверхность | |
RU2714538C1 (ru) | Способ монтажа полупроводниковых кристаллов на покрытую золотом поверхность | |
CN107591338A (zh) | 一种基于tlp扩散连接的电子封装方法 | |
Wang et al. | Die bonding with Au/In isothermal solidification technique | |
CN104798185A (zh) | Au系钎料模片接合半导体装置及其制造方法 | |
Kim et al. | Fluxless Sn–Ag bonding in vacuum using electroplated layers | |
RU2347297C1 (ru) | Способ монтажа кремниевых кристаллов на покрытую золотом поверхность | |
US4863090A (en) | Room temperature attachment method employing a mercury-gold amalgam | |
JPH02276249A (ja) | 半導体回路バンプの製造方法 | |
RU2753171C1 (ru) | Способ неповреждающего поверхностного монтажа кристаллов кремния и кристаллов типа А3В5 методом использования СВС-фольги, нанесенной в форме металлизирующего многослойного наноструктурированного покрытия на поверхности этих кристаллов | |
TW201936987A (zh) | 半導體晶圓及其製造方法 | |
RU2792837C2 (ru) | Способ посадки кристалла на основание корпуса | |
JPS61141155A (ja) | はんだ下地電極 | |
RU220113U1 (ru) | Металлизированная керамическая подложка для полупроводникового прибора | |
JP3901086B2 (ja) | パワーモジュール用基板の製造方法並びにパワーモジュール用基板及びパワーモジュール | |
JPS62122157A (ja) | 光半導体用ヒ−トシンクの電極構造 | |
RU2561240C2 (ru) | Способ изготовления корпуса микросхемы | |
JP3846948B2 (ja) | ベアチップ実装部品 | |
Korhonen et al. | Under bump metallization development for high Sn solders |