RU2035086C1 - Process of manufacture of semiconductor crystals - Google Patents
Process of manufacture of semiconductor crystals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2035086C1 RU2035086C1 RU92006251A RU92006251A RU2035086C1 RU 2035086 C1 RU2035086 C1 RU 2035086C1 RU 92006251 A RU92006251 A RU 92006251A RU 92006251 A RU92006251 A RU 92006251A RU 2035086 C1 RU2035086 C1 RU 2035086C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- crystals
- layer
- photoresist
- nickel
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к микроэлектронике. The invention relates to microelectronics.
Известен способ изготовления полупроводниковых (п/п) кристаллов, при котором на поверхности пластины формируют с использованием метода фотолитографии площадки благородного металла. После снятия фоторезиста пластины растравливают на отдельные кристаллы. Получают п/п кристаллы с хорошими омическими контактами, обеспечивающие получение высоковольтных приборов [1]
Основными недостатками данного способа является использование дорогого благородного металла.A known method of manufacturing semiconductor (p / p) crystals, in which on the surface of the plate is formed using the method of photolithography of the site of a noble metal. After removing the photoresist, the plates are etched into individual crystals. Receive p / p crystals with good ohmic contacts, providing high-voltage devices [1]
The main disadvantages of this method is the use of expensive noble metal.
Наиболее близким по своей технической сущности является способ изготовления п/п кристаллов, при котором на одну или обе стороны кремниевой пластины с р-n-переходом поочередно наносят слой никеля и золота. Причем золото наносят после нанесения рисунка с помощью фоторезиста. После удаления фоторезиста пластину разделяют на отдельные кристаллы травлением в химическом травителе. Верхний слой золота служит в данном способе защитой нижнего слоя никеля, выполняющего роль омического контакта, от химического травителя, в котором никель быстро растворяется, а также как металл омического контакта [2]
Недостатком данного способа является использование в качестве защитного слоя драгоценного металла.The closest in its technical essence is a method of manufacturing p / p crystals, in which a layer of nickel and gold is alternately deposited on one or both sides of a silicon wafer with a pn junction. Moreover, gold is applied after applying the pattern using photoresist. After removal of the photoresist, the plate is separated into individual crystals by etching in a chemical etchant. The upper layer of gold in this method serves to protect the lower layer of nickel, acting as an ohmic contact, from a chemical etchant in which nickel dissolves quickly, as well as an ohmic contact metal [2]
The disadvantage of this method is the use of a precious metal as a protective layer.
Сущностью изобретения является получение п/п кристаллов, применяемых в производстве высоковольтных п/п приборов, без использования драгоценных металлов. The essence of the invention is to obtain p / p crystals used in the manufacture of high-voltage p / p devices, without the use of precious metals.
Это достигается тем, что на поверхность п/п пластин наносят любым способом слой неблагородного металла VI-VIII групп или их сплавы, на который через маску фоторезиста наносят любым способом второй слой защитного металла, стойкого к травителю кремниевых пластин, например свинец. После удаления фоторезиста пластину разделяют в травителе на отдельные кристаллы, защищают их боковую поверхность кремнийорганическим компаундом и после отверждения последнего производят химическую обработку верхнего слоя металла до частичного или полного его удаления. В случае использования свинца в качестве верхнего защитного слоя химическую обработку производят в перекисном растворе уксусной кислоты или во флюсе. This is achieved by the fact that a layer of base metal of groups VI-VIII or their alloys is applied by any means on the surface of the plastic wafer, onto which a second layer of protective metal resistant to the etchant of silicon wafers, for example, lead, is applied through a photoresist mask. After removal of the photoresist, the plate in the etchant is separated into individual crystals, their lateral surface is protected with an organosilicon compound, and after the latter has cured, the upper metal layer is chemically treated until it is partially or completely removed. In the case of using lead as the upper protective layer, chemical treatment is carried out in a peroxide solution of acetic acid or in a flux.
Защиту боковой поверхности кристаллов кремнийорганическим компаундом можно проводить любым способом, не допуская попадания компаунда на планарные поверхности кристаллов. Такая полимерная защита позволяет производить различные технологические операции с защищенными кристаллами без загрязнения р-n-перехода, так например, обработку химическими травителями и флюсами, нанесение гальванических покрытий, напыление металлов и горячее лужение на планарные поверхности кристаллов и т.п. Protection of the side surface of crystals with an organosilicon compound can be carried out in any way, preventing the compound from getting on planar surfaces of the crystals. Such polymer protection allows for various technological operations with protected crystals without contamination of the pn junction, for example, treatment with chemical etchants and fluxes, plating, metal sputtering and hot tinning on planar surfaces of crystals, etc.
Для улучшения омического контакта при сборке приборов методом бесфлюсовой пайки допускается дополнительное нанесение как металла нижнего слоя на планарные поверхности кристаллов после снятия верхнего слоя, так и дополнительное нанесение слоя металлов I-V групп или их сплавов любым способом. Такое нанесение можно проводить как после полного удаления металла верхнего слоя, т. е. на металл нижнего слоя, так и после частичного удаления металла верхнего слоя или его окислов. To improve ohmic contact during assembly of devices by flux-free brazing, additional deposition of both the metal of the lower layer on the planar surfaces of the crystals after removing the upper layer and the additional deposition of a layer of metals of I-V groups or their alloys in any way is allowed. Such application can be carried out both after the complete removal of the metal of the upper layer, i.e., on the metal of the lower layer, and after partial removal of the metal of the upper layer or its oxides.
Все технологические операции легко поддаются механизации и автоматизации, используются в технологии изготовления п/п приборов и не нуждаются в сложном специальном оборудовании. Однако указанная последовательность технологических операций с использованием данных металлов, полимерных материалов и травителей позволяет получать высоковольтные приборы, не уступающие по своим электротехническим параметрам п/п приборам, содержащим в своем составе драгоценные металлы, например золото. All technological operations are easily mechanized and automated, are used in the manufacturing technology of semi-automatic devices and do not need sophisticated special equipment. However, the indicated sequence of technological operations using these metals, polymeric materials and etching agents allows one to obtain high-voltage devices that are not inferior in terms of their electrical parameters to p / p devices containing precious metals, such as gold.
П р и м е р 1(прототип). На кремниевую пластину с р-n-переходом гальваническим способом наносят слой никеля толщиной 1 мкм. На никелевую поверхность с помощью фоторезиста наносят необходимый рисунок. На незащищенные участки никелевой поверхности наносят слой золота толщиной 1,5 мкм. После удаления фоторезиста пластины растравливают в травителе HF:HNO3=1:9 на отдельные кристаллы, кристаллы промывают в 2-х ваннах холодной и одной горячей деионизованной воды, сушат и передают на сборку п/п приборов.PRI me R 1 (prototype). On a silicon wafer with a pn junction, a
П р и м е р 2. На обе стороны кремниевой пластины диаметром 40 мм с р-n-переходом наносят слой химического никеля толщиной 0,5 мкм. Состав ванны никелирования, г/л: сернокислый никель 18; уксуснокислый натрий 18; уксусная кислота 18; гипофосфит натрия 10. Условия никелирования: температура 75 ± 2оС, продолжительность 4,5 мин. После нанесения первого слоя никеля пластины моют в 2-х ваннах холодной и одной ванне горячей деионизованной воды и сушат. Осуществляют вжигание первого слоя никеля в среде водорода или азота при 690оС в течение 10 мин. После вжигания наносят второй слой никеля в тех же условиях. При времени никелирования 20 мин получают слой никеля 2,0 мкм. Операции промывки те же, что и при первом никелировании. На всех стадиях промывки в деионизованной воде качество промывки контролировали омностью воды на протоке, которая должна составлять величину не менее 1˙1010 мОм. На сплошном слое никеля с обеих сторон пластины формируют необходимый рисунок круглых кристаллов из фоторезиста ФП-383. На незащищенные фоторезистом поверхности наносят слой гальванического свинца. Состав ванны свинцевания: свинец борфтористоводородный 220 мл/л, кислота борфтористоводородная 50 мл/л, клей мездровый 0,5 г/л. Режим свинцевания: температура 18-25оС, плотность тока 2 А/дм2, напряжение 3 В, отношение поверхности анодной и катодной 2:1. При времени выдержки в ванне 3 мин получают свинцовое покрытие толщиной 4 мкм. Пластины промывают в холодной и горячей деионизованной воде и сушат. После снятия фоторезиста в горячем диметилформамиде проводят химическое разделение пластин на кристаллы в травителе HF:HNO3=1:9.PRI me
После промывки и сушки разделенные кристаллы наклеивают планарными поверхностями на клеящую поливинилхлоридную электроизоляционную ленту ГОСТ 16214-70 так, что кристаллы не касаются друг друга своими боковыми поверхностями. Сверху кристаллов наклеивают вторую клеящую ПВХ пленку так, что два противоположных края пленки соединяются друг с другом, а между другими противоположными краями остается зазор. В зазор между пленками заливают жидкий кремнийорганический компаунд 159-167 (СИЭЛ), отверждаемый по реакции гидридного полиприсоединения в присутствии катализатора Н2РtCl6 и отверждают при 100-110оС в течение 12 ч. После полимеризации замачиванием в ацетоне отделяют ПВХ пленки. Полученную пленку отвержденного СИЭЛа с кристаллами промывают в ацетоне и дополнительно отверждают при 160-170оС в течение 12 ч. Без разделения на отдельные кристаллы производят химическую обработку защитного слоя свинца в растворе Н2О2:CH3COOH:H2O=2:1:1 в течение 20-30 с до полного снятия свинца, промывку в деионизованной воде и сушат. Механическим путем разделяют пленку СИЭЛа с кристаллами на отдельные кристаллы, боковая поверхность которых защищена СИЭЛом и передают на сборку и герметизацию.After washing and drying, the separated crystals are glued with planar surfaces onto a PVC adhesive tape GOST 16214-70 so that the crystals do not touch each other with their side surfaces. A second adhesive PVC film is glued on top of the crystals so that the two opposite edges of the film are connected to each other, and a gap remains between the other opposite edges. A liquid organosilicon compound 159-167 (SIEL) is poured into the gap between the films, which is cured by the hydride polyaddition reaction in the presence of a Н 2 РtCl 6 catalyst and solidified at 100-110 о С for 12 hours. After polymerization, the PVC films are separated by soaking in acetone. Ciel cured film obtained crystals were washed with acetone, and further cured at 160-170 ° C for 12 hours without separation to produce crystals separate chemical treatment of the protective layer of lead in solution of H 2 O 2:. CH 3 COOH: H 2 O = 2 : 1: 1 for 20-30 s until complete removal of lead, rinsing in deionized water and dried. Mechanically, the SIEL film with crystals is separated into individual crystals, the side surface of which is protected by SIEL and transferred to assembly and sealing.
П р и м е р 3. Все так же, как в примере 2, но химическую обработку защитного слоя свинца проводят в том же растворе в течение 1-2 с, промывают в деионизованной воде, обрабатывают флюсом, окуная пленку с кристаллами в 10% -ный спиртовой раствор канифоли, облуживают кристаллы в полимерной пленке в расплаве припоя ПОС-61 (61% олова, остальное свинец) и промывают в деионизованной воде. После механического разделения кристаллы передают на сборку приборов. PRI me
П р и м е р 4. На обе стороны кремниевой пластины диаметром 60 мм и толщиной 250-290 мкм с р-n-переходом наносят слой химического никеля. Состав ванны никелирования и условия нанесения те же, что и в примере 2. При времени никелирования 4,5 мин получают слой никеля толщиной 0,5 мкм. После никелирования и промывки на слой никеля формируют с двух сторон пластины из фоторезиста необходимый рисунок квадратных кристаллов. На незащищенные фоторезистом участки наносят слой гальванического свинца. Состав ванны и условия те же, что и в примере 2. При плотности тока 3 А/дм2, напряжении 5 В и продолжительности свинцевания 12 мин получают свинцовое покрытие толщиной 30 мкм.PRI me
После снятия фоторезиста проводят частичное подтравливание пластин в травителе HF: HNO3=1:7 на глубину 20-30 мкм с каждой стороны. Подтравленные пластины промывают в деионизованной воде, сушат, наклеивают на липкую кислотостойкую пленку, например пленку КЛЫУО.037.071 ТУ или Ф430/1 ТУ 6-05-041-730-83 одной стороной и растравливают в том же травителе окончательно на отдельные кристаллы. Кристаллы, закрепленные на пленке, промывают в деионизованной воде, сушат и заклеивают сверху второй липкой ПВХ лентой. Защиту боковой поверхности кристаллов СИЭЛом, его отверждение и химическую обработку свинцом осуществляют так же, как и в примере 2. Пленку отвержденного СИЭЛа с кристаллами помещают в ванну химического никелирования на 3-5 мин, промывают в горячей и холодной деионизованной воде и сушат. Состав ванны и условия никелирования те же, что и в примере 2. Разделяют пленку СИЭЛа с кристаллами на отдельные кристаллы и передают на сборку.After removing the photoresist, partial etching of the plates in the etchant HF: HNO 3 = 1: 7 to a depth of 20-30 μm on each side is carried out. Etched wafers are washed in deionized water, dried, and glued onto an adhesive acid-resistant film, for example, KLYUO.037.071 TU or Ф430 / 1 TU 6-05-041-730-83 film, with one side and finally etched in the same etchant to separate crystals. The crystals fixed on the film are washed in deionized water, dried and sealed on top with a second sticky PVC tape. The protection of the side surface of the crystals with SIEL, its curing and chemical treatment with lead is carried out in the same way as in example 2. The film of cured SIEL with crystals is placed in a nickel-plating bath for 3-5 minutes, washed in hot and cold deionized water and dried. The composition of the bath and the conditions of nickel plating are the same as in example 2. Separate the SIEL film with crystals into individual crystals and transfer them to the assembly.
П р и м е р 5. Все так же, как в примере 4, но химическую обработку защитного слоя свинца проводят во флюсе, содержащем 3-4%-ный водный раствор хлористого цинка, в течение 1-3 с. После флюса кристаллы в полимерной пленке облуживают в расплавленном припое ПСрОС-3-58 (58,6-66,8% олова, не более 0,8% сурьмы, 2,6-3,4% серебра и остальное свинец) и промывают в деионизованной воде. Дополнительного нанесения никеля не производят. После механического разделения кристаллы передают на сборку приборов. PRI me
П р и м е р 6. На обе стороны поверхности кремниевой пластины диаметром 40 мм с р-n-переходом методом химического осаждения наносят слой вольфрама толщиной 0,2 мкм. Режим осаждения: температура кремниевой подложки 460оС, температура лодочки с гексахлоридом вольфрама 100оС, температура угольного нагревателя 700оС, скорость подачи водорода 2 л/мин, расстояние нагревателя до пластины 1 см. На сплошной слой вольфрама на обе стороны пластины формируют из фоторезиста необходимый рисунок.PRI me R 6. On both sides of the surface of a silicon wafer with a diameter of 40 mm with a pn junction method of chemical deposition of a layer of tungsten with a thickness of 0.2 μm. Deposition mode:. Temperature of the silicon substrate 460 C. boat temperature with tungsten hexachloride 100 ° C, the temperature of the carbon heater 700 ° C, hydrogen feed rate of 2 l / min, the heater distance from the
На незащищенную поверхность наносят гальваническое покрытие свинца толщиной 10 мкм. Состав ванны и условия свинцевания те же, что и в примере 2. Промывка, разделение на кристаллы и защита боковой поверхности кристаллов СИЭЛом так же, как и в примере 2. An unprotected surface is plated with lead 10 microns thick. The composition of the bath and the lead conditions are the same as in example 2. Rinsing, dividing into crystals, and protecting the lateral surface of the crystals with SIEL is the same as in example 2.
Отвержденную пленку СИЭЛа с кристаллами помещают во флюс, состоящий из 15%-ного раствора HCl в глицерине, облуживают в расплавленном олове, промывают в деионизованной воде и сушат. Разрезают пленку СИЭЛа на отдельные кристаллы и передают на сборку и герметизацию. The cured CIEL film with crystals is placed in a flux consisting of a 15% solution of HCl in glycerol, tinned in molten tin, washed in deionized water and dried. Ciel film is cut into individual crystals and transferred to assembly and sealing.
В качестве защитного полимерного материала был использован кремнийорганический продукт "СИЭЛ" 159-167, получивший широкое распространение в электронной промышленности. Этот компаунд состоит из олигогидридсилоксана Г-5 общей формулы
(CH3)3SiO Si(CH3)3 где x 10-12 и винилсодержащих каучуков формулы
C2H5O где или α ω -бис(тривинилсилокси)полидиметилсилоксан
(CH2= CH)3SiO Si(CH CH2)3 m 800-1200 В качестве катализатора отверждения может быть использован раствор 1% платинохлористоводородной кислоты в изопропиловом спирте (катализатор Спайера) или любой платиносодержащий катализатор, используемый для реакций гидридного отверждения.As a protective polymer material was used organosilicon product "SIEL" 159-167, widely used in the electronics industry. This compound consists of oligohydridesiloxane G-5 of the general formula
(CH 3 ) 3 SiO Si (CH 3 ) 3 where x 10-12 and vinyl rubber formulas
C 2 H 5 O Where or α ω bis (trivinylsiloxy) polydimethylsiloxane
(CH 2 = CH) 3 SiO Si (CH CH 2 ) 3 m 800-1200 As a curing catalyst, a solution of 1% platinum chloride in isopropyl alcohol (Spier's catalyst) or any platinum-containing catalyst used for hydride curing reactions can be used.
Могут быть использованы для защиты боковой поверхности любые кремнийорганические материалы, позволяющие получать прочные эластичные пленки. Такими продуктами могут быть низкомолекулярные каучуки или растворы каучуков перекисного или иного типа отверждения, мономерные или олигомерные композиции, отверждаемые как на холоду, так и при нагревании. Can be used to protect the side surface of any organosilicon materials, allowing to obtain durable elastic films. Such products may be low molecular weight rubbers or rubber solutions of peroxide or other type of curing, monomeric or oligomeric compositions, cured both in the cold and when heated.
Как уже было сказано ранее, дополнительное нанесение металлических покрытий на планарные поверхности кристаллов, защищенных СИЭЛом, производится с целью облегчения пайки кристаллов при их сборке и не влияет на выход высоковольтных групп приборов, так как р-n-переход кристаллов уже надежно защищен СИЭЛом, который стоек к агрессивным средам и высоким температурам. As mentioned earlier, the additional deposition of metal coatings on the planar surfaces of crystals protected by SIEL is carried out in order to facilitate the soldering of crystals during their assembly and does not affect the output of high-voltage groups of devices, since the pn junction of crystals is already reliably protected by SIEL, which Resistant to aggressive environments and high temperatures.
Кремниевые п/п кристаллы, полученные по предлагаемому способу (примеры 2-6) и прототипу (пример 1) были использованы при сборке диодов КД-226 в пластмассовых корпусах. Сборку и герметизацию приборов проводили по единой технологии с использованием одних и тех же материалов. Silicon p / p crystals obtained by the proposed method (examples 2-6) and the prototype (example 1) were used in the assembly of KD-226 diodes in plastic cases. The assembly and sealing of devices was carried out according to a single technology using the same materials.
Результаты классификации готовых приборов приведены в таблице. The classification results of finished devices are shown in the table.
Как следует из данных таблицы, предлагаемый способ изготовления п/п кристаллов позволяет получать с большим выходом п/п диоды высоковольтных групп, не содержащих драгоценные металлы в своем составе. При этом получаемые приборы нисколько не уступают по своим электрофизическим параметрам приборам, получаемым с использованием кристаллов, содержащих золото. As follows from the table, the proposed method for the manufacture of p / p crystals allows to obtain with high output p / d diodes of high-voltage groups that do not contain precious metals in their composition. In this case, the resulting devices are in no way inferior in their electrophysical parameters to devices obtained using crystals containing gold.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92006251A RU2035086C1 (en) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | Process of manufacture of semiconductor crystals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92006251A RU2035086C1 (en) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | Process of manufacture of semiconductor crystals |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2035086C1 true RU2035086C1 (en) | 1995-05-10 |
RU92006251A RU92006251A (en) | 1995-12-27 |
Family
ID=20132061
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU92006251A RU2035086C1 (en) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | Process of manufacture of semiconductor crystals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2035086C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2674409C1 (en) * | 2017-10-30 | 2018-12-07 | Акционерное Общество "Новосибирский Завод Полупроводниковых Приборов С Окб" (Ао "Нзпп С Окб") | Method for manufacturing crystals for power semiconductor devices |
WO2019070995A1 (en) * | 2017-10-05 | 2019-04-11 | Texas Instruments Incorporated | Shaped interconnect bumps in semiconductor devices |
-
1992
- 1992-11-19 RU RU92006251A patent/RU2035086C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Патент США N 3878008, кл. 156-П, 1975. * |
2. Патент Великобритании N 1024633, кл. H 1K 1966. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019070995A1 (en) * | 2017-10-05 | 2019-04-11 | Texas Instruments Incorporated | Shaped interconnect bumps in semiconductor devices |
US10957666B2 (en) | 2017-10-05 | 2021-03-23 | Texas Instruments Incorporated | Pre-molded leadframes in semiconductor devices |
US11152322B2 (en) | 2017-10-05 | 2021-10-19 | Texas Instruments Incorporated | Leadframes in semiconductor devices |
US11444048B2 (en) | 2017-10-05 | 2022-09-13 | Texas Instruments Incorporated | Shaped interconnect bumps in semiconductor devices |
RU2674409C1 (en) * | 2017-10-30 | 2018-12-07 | Акционерное Общество "Новосибирский Завод Полупроводниковых Приборов С Окб" (Ао "Нзпп С Окб") | Method for manufacturing crystals for power semiconductor devices |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4542074A (en) | Surface metallized semiconductors | |
EP0541382B1 (en) | Process for making ohmic contacts and photovoltaic cell with ohmic contact | |
JP3417395B2 (en) | Lead frame for semiconductor device, method of manufacturing the same, and semiconductor device using the same | |
US3241931A (en) | Semiconductor devices | |
RU2035086C1 (en) | Process of manufacture of semiconductor crystals | |
US2916806A (en) | Plating method | |
RU2035085C1 (en) | Process of manufacture of semiconductor crystals | |
RU2012094C1 (en) | Semiconductor chip manufacturing process | |
RU2012095C1 (en) | Semiconductor chip manufacturing process | |
EP0086520B1 (en) | Method of depositing a metal | |
US4135989A (en) | Electrolytic etching of tin oxide films | |
US3761310A (en) | Material method of obtaining contact between electrode metal and semiconductor | |
JP3402228B2 (en) | Semiconductor device having lead-free tin-based solder coating | |
EP0130468B1 (en) | Protective coatings for conductors to prevent mechanical and electronic failures particularly during heat-treatment of their supporting structures | |
AU574761B2 (en) | Method of fabricating solar cells | |
Sha et al. | Electrical evaluation of ultrathin organic films on solid substrates | |
EP0094711B1 (en) | Method of manufacturing finely structured metal patterns on metal or semiconductor surfaces | |
US5022969A (en) | Process for encasing an electronic component | |
SE456625B (en) | SET TO MANUFACTURE SOLAR CELLS | |
DE1639366B2 (en) | Method for producing a contact for semiconductor components | |
JPH11286794A (en) | Surface treatment of copper or copper alloy material | |
SE434895B (en) | MERCURY SWITCH AND PROCEDURE FOR MANUFACTURING THE SAME | |
SE456626B (en) | SET TO MANUFACTURE SEMICONDUCTOR CELLS | |
JP4057940B2 (en) | Solar cell element manufacturing equipment | |
RU1464831C (en) | Contact system for photoelectric transducers |