RU2798772C2 - Способ присоединения кремниевого кристалла к кристаллодержателю полупроводникового прибора - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Целью изобретения является повышение надежности контакта кристалла с основанием корпуса и стабильности процесса присоединения. Сущность способа заключается в том, что температура пайки в пределах 420±30°С и длительность процесса - 3,5±2 с. Далее на поверхность слоя сплава Ge-Al наносят напылением в вакууме слой алюминия толщиной 35÷155 нм; далее разделяют пластину на отдельные кристаллы скрайбированием с помощью алмазных дисков; производят пайку кристалла при 420±30°С в течение 3,5±2 с к кристаллодержателю, покрытому металлизированным слоем алюминия или золота.

Description

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Известны различные способы посадки кремниевого кристалла на основание корпуса [1-3].

Сущность способа заключается в напылении на обратную сторону пластин слоя металлов хром-никель, между поверхностями кристалла и основания размещают припойную прокладку оловянно-свинцовую, нагревают детали до формирования паяного соединения [4].

Недостатком способа является сложная технология, высокие температуры, низкая производительность процесса и ненадежность контактного соединения.

Целью изобретения является повышение надежности контакта кристалла с основанием корпуса и стабильности процесса присоединения.

Сущность способа заключается в том, что на контактную поверхность кристаллов, наносят слой алюминия, для чего напылением в вакууме осаждают алюминий на обратную сторону кремниевой пластины. Затем формируют слой сплава на основе германия и алюминия одновременным осаждением германия и алюминия из паровой фазы, напылением Аl и Ge из двух источников германия и алюминия или из одного источника Ge-Al сплава, причем толщина слоя алюминия и слоя сплава Ge-Al.

Температура пайки в пределах 420±30°С, и длительность процесса - 3,5±2 с. Далее на поверхность слоя сплава Ge-Al наносят напылением в вакууме слой алюминия толщиной 35÷155 нм; далее разделяют пластину на отдельные кристаллы скрайбированием с помощью алмазных дисков; производят пайку кристалла при 420±30°С в течение 3,5±2 с. к кристаллодержателю, покрытому металлизированным слоем алюминия или золота.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами.

ПРИМЕР 1. Процесс проводят на установке вакуумного напыления 01НЭ-7-004 ("Оратория-9"). Нанесение слоев алюминия и сплава (Се-Аl) производят методом электронно-лучевого напыления в вакууме. На кремниевые пластины наносят слой алюминия толщиной 0,4 мкм, затем одновременным осаждением германия и алюминия из двух раздельных источников проводят формирование слоя сплава Ge-Al толщиной 1,0 мкм при концентрации алюминия в слое 20%, далее наносят на поверхность слоя сплава (Ge-Al) слой алюминия толщиной 35 нм. После разделения кремниевые пластины на отдельные кристаллы проводят пайку кристаллов к кристаллодержателям, выполненным в виде рамок при 400°С в течение 2 с.

Процент выхода годных на операции «Посадка кристалла» составляет 94-96%.

ПРИМЕР 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Задают режимы напыления металлов: титан-германий. На кремниевые пластины наносят слой алюминия толщиной 0,8 мкм, затем одновременным осаждением германия и алюминия из двух раздельных источников проводят формирование слоя сплава Ge-Al толщиной 1,5 мкм при концентрации алюминия в слое 15%, далее наносят на поверхность слоя сплава (Ge-Al) слой алюминия толщиной 100 нм. После разделения кремниевые пластины на отдельные кристаллы проводят пайку кристаллов к кристаллодержателям, выполненным в виде рамок при 420°С в течение 3 с.

Процент выхода годных на операции «Посадка кристалла» составляет 96-98%.

ПРИМЕР 3. Процесс проводят в установке вакуумного напыления, в которой размещены кремниевые пластины. Задают режимы напыления металлов: титан-германий. На кремниевые пластины наносят слой алюминия толщиной 1,2 мкм, затем одновременным осаждением германия и алюминия из двух раздельных источников проводят формирование слоя сплава Ge-Al толщиной 3,0 мкм при концентрации алюминия в слое 10%, далее наносят на поверхность слоя сплава (Ge-Al) слой алюминия толщиной 150 нм. После разделения кремниевые пластины на отдельные кристаллы проводят пайку кристаллов к кристаллодержателям, выполненным в виде рамок при 450°С в течение 4 с.

Процент выхода годных на операции «Посадка кристалла» составляет 98-100%.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет повысить надежность контакта кристалла с основанием корпуса и стабильности процесса присоединения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Пат. РФ №2343586 «Способ формирования контактного слоя титан-германий»/Т.А. Исмаилов, А.Р. Шахмаева, Б.А. Шангереева.

2. Пат. РФ №2375787 «Способ посадки кремниевого кристалла на основание корпуса»/Т.А. Исмаилов, Б.А. Шангереева, А.Р. Шахмаева.

3. Исмаилов Т.А., Алиев Ш.Д., Шахмаева А.Р., Шангереева Б.А. Контроль качества посадки кристалла на основание корпуса (тезисы докладов). Измерение, контроль, информатизация: сборник трудов Международной научно-технической конференции. -Барнаул: АГТУ, 2004. - С. 55-56.

4. Мазель Е.З., Пресс Ф.П. Планарная технология кремниевых приборов. Москва, «Энергия», 1974 г., стр. 318-321.

Claims (1)

1. Способ присоединения кремниевого кристалла к кристаллодержателю полупроводникового прибора, включающий нанесение алюминиевой пленки на контактную поверхность кристаллодержателя и пайку кристалла с кристаллодержателем, отличающийся тем, что выполняют структуру в виде внутреннего слоя из алюминия и промежуточного слоя из сплава германий-алюминий, а также наружного слоя алюминия, причем толщину наружного слоя алюминия выбирают равной 30-150 нм, а пайку осуществляют при 420±30°С в течение 3,5±2 с.