SU1103306A1

SU1103306A1 - Способ изготовлени выпр мительных элементов

Info

Publication number: SU1103306A1
Application number: SU813324123A
Authority: SU
Inventors: Эрик Робертович Галинский; Владимир Викторович Зумберов; Эдуард Германович Карпов; Олег Михайлович Корольков; Виктор Леонидович Кузьмин; Геннадий Николаевич Сурженков; Гуннар Каарлович Тоомсоо; Ефим Давидович Хуторянский
Original assignee: Научно-Исследовательский Институт Таллинского Электротехнического Завода Им.М.И.Калинина
Priority date: 1981-07-30
Filing date: 1981-07-30
Publication date: 1984-07-15

Abstract

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, включающий диффузионную сварку термокомпенсатора с одной стороной полупроводниковой структуры и металлизацию ее противоположной стороны, отличающийс тем, что, с целью улучшени качества и уменьшени трудоемкости изготовлени выпр мительных элементов, металлизацию осуществл ют диффузионной сваркой металлической фольги с полупроводниковой структурой одновременно с приваркой термокомпенсатора. (Л 7 ОО 00 -J - / о 4О5

Description

фиеЛ

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано при металлизации и создании контактных соединений в по; упроводниковых приборах.

Известен способ изготовлени выпр мительного элемента силового полупроводникового прибора, при котором создание контакта к кремниевой структуре осуществл етс электронно-лучевым напылением (металлизацией ) алюмини 1.,

Известен также способ изготовлени выпр мительного элемента силового полупроводникового прибора, при котором полупроводникова структура металлизируетс путем химического осаждени никел , а затем на одной из сторон полупроводниковой структуры креп т с помощью пайки либо сплавлени термокомпенсатор (материал с коэффициентом термического расщирени , близким к Si, чаще всего Мо, W) 2.

Однако металлизаци химическим осаждением формирует на поверхности полупроводника слой металла, который из-за своей пористости обуславливает повышение у выпр мительного элемента импульсного пр мого напр жени и теплового сопротивлени .

Кроме того, металлизаци структуры и крепление к ней термокомпенсатора выполн ютс двум отдельными последовательными операци ми, что увеличивает трудоемкость изготовлени и снижает выход годных выпр мительных элементов.

При этом крепление термокомпенсатора с помощью жидкой фазы (пайка, сплавление ) не обеспечивает необходимой сплощности контакта из-за практической невозможности создани условий полной смачиваемости соедин емых поверхностей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению вл етс способ изготовлени выпр мительного элемента, включающий диффузионную сварку термокомпенсатора с одной стороной полупроводниковой структуры и металлизацию ее противоположной стороны 3.

Поскольку соединение при диффузионной сварке выполн етс в твердой фазе, тотакой контакт характеризуетс высокой степенью сплошности и вытекающими отсюда улучшенными показател ми электрического и теплового сопротивлени .

Недостатки данного способа заключаютс в повышении у выпр мительного элемента импульсного пр мого напр жени и теплового сопротивлени вследствие пористости сло металла, химически осажденного, на поверхность полупроводника. Кроме того , металлизаци структуры и крепление к ней термокомпенсатора выполн етс двум отдельными операци ми, что увеличивает трудоемкость изготовлени и снижает выход годных выпр мительных элементов.

Цель изобретени - улучшение у выпр мительных элементов таких показателей как импульсное пр мое напр жение, тепловое сопротивление, а также уменьшение трудоемкости их изготовлени и количества брака.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу изготовлени , включающему диффузионную сварку термокомпенсатора с одной стороной полупроводниковой

структуры и металлизацию ее противоположной стороны, металлизацию осуществл ют диффузионной сваркой металлической фольги с полупроводниковой структурой, причем такую металлизацию производ т одновре менно с приваркой термокомпенсатора.

Кроме того, перед сваркой на поверхности полупроводниковой структуры, подлежащей металлизации, создают выступы высотой не более толщины привариваемой к этой поверхности фольги.

0 Отличие предлагаемой операции металлизации привариванием металлической фольги от известной металлизации химическим осаждением металла заключаетс в том, что на поверхность полупроводниковой структуры наноситс плотный металлический слой с меньщим тепловым и электрическим сопротивлением, чем это имеет место у пористого, химически осажденного металла . Помимо этого, приваривание металлической фольги позвол ет осуществл ть опеQ рацию металлизации одновременно с операцией приварки термокомпенсатора, что уменьшает трудоемкость и количество брака при изготовлении выпр мительного элемента по сравнению с известным способом, где операции металлизации структуры и креплени к ней термокомпенсатора выполн ютс раздельно и последовательно.

Перед проведением металлизации часть поверхности полупроводниковой структуры с помощью фотолитографии трав т на- глубину не более толщины приваривае.мой

0 фольги, так как в противном случае, как показывают эксперименты, фольга при последующей приварке разрущаетс . Образованные таким образом на поверхности структуры выступающие области, вдавлива сь в привариваемую фольгу, практически ее деформируют и формируют на свободной поверхности фольги соответствующим образом выступающие участки, по которым провод т совмещение фотошаблона при последующей фотолитографии указанной фольги.

0 На фиг. 1 и 2 схематически изображены выпр мительные элементы, изготовленные по предлагаемому способу.

Пакет состоит из дисков 1 и 2 металлической фольги, полупроводниковой структуры 3 и термокомпенсатора 4. Указанный

5 пакет нагревают, сжимают и выдерживают

в течение определенного времени в вакууме,

формиру при этом одновременно сварные

соединени по плоскост м, отмеченным на

фиг. 1 горизонтальными тонкими лини ми. Таким образом изготавливают выпр мительный элемент, у которого металлизацию структуры 3 осуществл ют привариванием компактного металлического материала (фольги ) одновременно с приваркой к противоположной стороне той же структуры термокомпенсатора 4.

При изготовлении выпр мительного элемента тиристора перед сваркой с помощью фотолитографии удал ют часть поверхности полупроводниковой структуры 3, формиру на ней выступы 5 (фиг. 2).

Далее собираетс пакет деталей и производ т их диффузионную св.арку также, как это было описано. При этом выступы 5, высота которых не более толщины металлической фольги, пластически деформируют последнюю и формируют на ее поверхности выступы б, по которым производ т совмещение фотощаблона при последующей фотолитографии фольги 1.

Пример 1. Изготавливают выпр мительные элементы пр мой пбл рности диода. Диаметр кремниевой структуры и вольфрамового .термокомпенсатора указанного диода составл ет 18 мм. Такого же диаметра используют алюминиевые диски дл металлизации и промежуточной прокладки между термокомпенсатором и структурой, толщиной соответственно 30 и 100 мкм. Диффузионную сварку перечисленных деталей , расположенных в последовательности согласно фиг. 1, производ т при 540°С, сжимающем давлении 15 МПа и сжимающем разр жении в камере 66,5 МПа в течение 5 мин.

Пример 2. Изготавливают выпр мительные элементы тиристора диаметром 32 мм. Толщину алюминиевых дисков и режим сварки назначают аналогично примеру 1. Однако перед сваркой способом фотолитографии часть поверхности кремниевой структуры 2 (фиг. 2). удал ют дл формировани выступов 5 высотой 3 мкм. После сварки металлизированный слой 1 подвергают фотолитографии дл изготовлени регенеративного кольца управлени , при этом требуемую ориентацию фотошаблона относительно сло 2 осуществл ют по выступам 6.

Выпр мительные элементы, изготовлен ные по примеру 1, сравниваютс с аналогичными , у которых металлизаци осуществл лась химическим осаждением никел , а крепление термокомпенсатора - диффузионной сваркой. Испытани показывают что 93% выпр мительных элементов относ тс к 100 А и 7% к 80 А, в то врем как у прототипа ни один из изготовленных элементов не полуплен на 100 А. Среднее импульсное пр моеХнапр жение в первом случае уменьшилось до 1,51 В, по сравнению с 1,73 В в случае прототипа

Выпр мительные элементы, изготовленные По примеру 2, также сравниваютс с аналогичными, у которых металлизаци выполнена напылением алюмини , а термокомпенсатор - со структурой сплавлени . Сравнительные испытани показывают, что импульсное пр мое напр жение и тепловое сопротивление у выпр мительных элементов, изготовленных по предлагаемому способу, соответственно на 20 и 30% меньше, чем у изготовленных по сравниваемому способу.

Таким образом, использование предлагаемого способа позвол ет: повысить на 30-90% выход приборов с предельными параметрами тока; улучшить качество приборов за счет уменьшени на 10-20% импульсного пр мого напр жени ; .уменьшить трудоемкость изготовлени приборов за счет исключени самосто тельной операции металлизации.

Claims

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, включающий диффузионную сварку термокомпенсатора с одной стороной полупроводниковой структуры и металлизацию ее противоположной стороны, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества и уменьшения трудоемкости изготовления выпрямительных элементов, металлизацию осуществляют диффузионной сваркой металлической фольги с полупроводниковой структурой одновременно с приваркой термокомпенсатора.

SU „„ 1103306