Реферат: Безкорпусная герметизация полупроводниковых приборов
В качестве добавки к составу As-S-Tl, As-Se-Tl может быть использован германий, введение которого в определённых пропорциях позволяет изменять КТР стекла. Кроме того, стекло состава As-Se-Tl-Ge обладает высоким электрическим сопротивлением и способностью к испарению в вакууме. Температура размягчения его равна 250–300 С.
Состав 10. Стекло содержит 80,6% окис кремния, 4,15% окис натрия, 2,5% окиси алюминия, 12,6% окиси бора, 0,1 % окиси кальция, 0,05% окис магния, обладает КТР равный КТР кремния, и высокой адгезионной способностью. Стекло наносят на поверхность полупроводникового кристалла в виде суспензии, мелких частичек в жидкости. Для получения суспензии стекло размельчают до размера 0,1-2 мкм в шаровой мельнице и разводят в метиловом спирте, ацетоне или воде.
Наиболее благоприятные результаты по однородности защитных плёнок могут быть получены при использовании в качестве жидкого компонента жидкости, имеющей диэлектрическую постоянную в интервале от 6 до 12. В качестве примера можно рекомендовать смесь, состоящую из 10 куб. см изопропилового спирта, 3 см3 вторичного бутилового спирта, 64 см3 третичного бутилового спирта, 23 см3 бензина, и имеющую диэлектрическую постоянную равную 10.
Сплавление стеклянных частиц с поверхностью полупроводникового материала происходит в течение 5-10 минут при температуре на 25-80 С выше температуры размягчения стекла. После сплавления на поверхности кристалла образуется однородная, свободная от пор, тонкая стеклянная плёнка.
Порошок стекла С-44-1 применяется для получения защитных диэлектрических плёнок в производстве гибридных и монолитных интегральных микросхем методом термического вакуумного напыления с непрерывной подачей на испаритель. Цвет порошка от серого до темно-серого. Размер частиц от 0,04 до 0,09 мм. Диэлектрическая проницаемость плёнок стекла на частоте 102-106 Гц равна 5, а тангенс угла диэлектрических потерь на той же частоте – 0,005, электрическая прочность 3*106 В/см, температурный коэффициент ёмкости в интервале температур от –60 до +125 С на частоте 106 Гц равен (от 10 до 25)*10-5 1/С.
Порошок боросиликатного стекла B2O3*SiO2 применяется для получения защитных диэлектрических плёнок в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем методом бункерного вакуумного напыления. Химический состав порошка 80-85 % окиси кремния и 15-20% окиси бора. Микропримеси не превышают : алюминия 10-1, висмута 10-2, железа 10-1, марганца 5*10-2 , меди 10-1 , никеля 10-2 , магния 5*10-2 , олова 5* 10-2 , свинца 0,05, серебра 0,01, титана 0,05, хрома 0,1, цинка 0,01%. Плёнки из такого стекла имеют удельное объёмное сопротивление 1014–1016 Ом*см , дитэлектрическую проницаемость на частоте 102-108 Гц, равную 4, тангенс угла диэлектрических потерь на той же частоте, равен (от 2 до 7)*10-4, электрическую прочность (от2 до 5)* 106 В/см, ткр ёмкости в интервале температур от –60 до + 125 С, равный от 1*10-5 до 3*10-5 1/С. Толщина плёнок от 0,2 до 5 мкм.
Гранулят стекля С48-7 применятся для защиты кремниевых меза-структур. В состав стекла входит 31% окиси кремния, 10,8% окиси бора, 7,5% окис алюминия, 6, 1% окиси цинка и 44,7% окиси свинца . Коэффициент линейного расширения в интервале температур от 20 до 300 С равен 48*10-7 1/С. Температура размягчения 530 С. Термическая стойкость не ниже 160 С. удельное объёмное сопротивление при 400 С равно 2,5*1010 Ом*см. Тангенс угла диэлектрических потерь на частоте 1 МГц и температуре 20 С равен 9*10-4, а диэлектрическая проницаемость равна 8. Материал представляет собой куски стекла произвольной формы с размерами не более 5 мм.
Стёкла С52-1 и С52-2 — боросиликатная композиции, обладающие химической стойкостью. Стекло С52-1 отличается от стекла С52-2 пониженным содержанием окиси алюминия. Увеличение содержания окиси алюминия несколько снижает электрическое сопротивление стекла и увеличивает его вязкость при высоких температурах. Для компенсации этого влияния в состав стекла вводят окислы бария и лития. Крупные ионы бария уменьшают подвижность щелочных ионов и этим повышают электрическое сопротивление стекла, а ионы лития снижают его вязкость при высоких температурах, облегчая процесс стеклования. Температурный коэффициент стёкол одинаков и равен 52*10-7 1/С. Температура размягчения соответственно ровна 585 и 580 С, термостойкость – 180 и 190 С, диэлектрическая проницаемость – 6 и 5,8, а тангенс угла диэлектрических потерь на частоте 1 МГц равен 40 и 45.
Операция нанесения стекла на поверхность полупроводниковых пластин или кристаллов хорошо вписывается в общий технологический процесс изготовления приборов групповыми методами, легко поддаются автоматизации и механизации. Защита полупроводниковых приборов и интегральных схем стеклом часто проводится комплексным методом, то есть стекло используют в сочетании с другими защитными покрытиями : плёнками окиси нитрида кремния или окиси металлов , что позволяет добиться высоких электрических характеристик приборов.
Защита поверхности p-n-переходов силанированием.
В последнее время широкое применение получил метод силанирования, позволяющий добиться более надёжной защиты поверхности p-n-переходов и стабилизации электрических параметров . При силанировании на поверхности р-п-перехода получают тонкие плёнки , которые обладают высокой влаго- и газонепроницаемостью, инвертностью к различным химическим реагентам., высокой адгезионной способностью. Термостойкостью (до 300 С) – главная отличительная особенность плёнок. Наиболее перспективными являются диметил- и триметилземещённый силан. Недостатком метилзамещённых силанов являются выделение при силанировании хлористого водорода, который взаимодействует с элементами, образующими р-п-переход, например алюминий. Образующийся хлористый алюминий очень гидроскопичен и может шунтировать р-п-переход.
При на несении силановых плёнок важными факторами являются кислотность среды и чистота исходного продукта, от которых зависят молекулярный вес силана и однородность его химического состава. Существует ряд способов нанесения силановых плёнок (при условии предварительного увлажнения поверхности р-п-переходов):
1. погружение в жидкие метилхлорсиланы;
2. погружение в растворы метилхлорсиланов или их смеси;
3. выдержка в парах силанов или их смесей.
Первый способ даёт лучшие результаты, но при его использовании создаётся высокая концентрация хлористого водорода, который интенсивно разрушает алюминий. Этот же недостаток неизбежен и при силанировании из газовой фазы, что отрицательно влияет на сплавные кремневые приборы, имеющие алюминиевые электроды. Используя способ силанирования р-п-переходов поргружением в растворы, можно устраивать некоторые недостатки двух других способов. Этот способ позволяет:
— регулировать концентрацию метилхлорсиланов;
— удалять продукты реакции из сферы реакции, подбирая соответствующий растворитель;
— улучшать технологичность процесса, поскольку есть возможность вводить добавки, нейтрализующие соляную кислоту;
— создавать гомогенную среду для поликонденсации плёнки, так как в растворитель переходят продукты гидролиза.
В качестве растворителей обычно применяют ксилиол, толуол и бензол. Большое значение при создании силановой плёнки имеет толщина водного покрытия и стабильность давления паров воды над увлажняемой поверхностью. Кроме того, не меньшее влияние на толщину плёнки имеет структура поверхности, её химический состав, степень гидрофильность.
Силанирование не только закрепляет существующую структуру поверхности, но и в некоторых случаях улучшает электрические параметры переходов, поскольку при нанесении плёнок устраняются структурные дефекты поверхности..
Технологический процесс нанесения защитной силановой плёнки состоит в следующем. После травления в кислотном травителе и промывки в деонизированной воде кристаллы с р-п-переходами погружают в жидкость органозамещённого силана на время, в течение которого происходит полное смачивание поверхности. Обычно используют смесь метилхлорсилана и двух частей триметилхлорсилана. Реакция этой смеси в влагой, которая имеется на поверхности кремниевого кристалла, вызывает разложение соляной кислоты и образование тонкой защитной плёнки.
Разновидностью процесса силанирования является получение защитных плёнок пиролитическим осаждением органокремниевых соединений. Кристаллы помещают в молибденовую лодочку, расположенную на нагревателе в кварцевой реакционной трубе, через которую пропускают гелий, предварительно насыщенный тетраэтоксимоносиланом. Температура нагревателя поддерживается равной 800 с. Скорость пропускания газовой смеси над пластинами с р-п-переходами выбирают от 50 до 60 м/ч. Толщина изолирующей плёнки 25 000 А. Скорость выращивания плёнок 800 А/мин.
Затем наносят второй слой изоляционной плёнки, пропуская гелий через сосуд , содержащий жидкий этилтриэтоксисилан. Смесь подают через реакционную трубу в течение 5 минут при температуре 800 С. Толщина второго защитного покрытия 2000 А. Скорость выращивания второго слоя выбирают равной 400 А/мин.
Таким образом, одним из основных преимуществ метода силанирования перед методом защиты переходов лаками и эмалями является возможность химического связывания защитной плёнки с поверхностью р-п-перехода. Это обеспечивает не только надёжную адгезию, но и позволяет устранить некоторые структурные нарушения поверхности, что способствует заметному улучшению электрических параметров переходов.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17
