RU2737722C1 - Способ изготовления полупроводникового прибора - Google Patents
Способ изготовления полупроводникового прибора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2737722C1 RU2737722C1 RU2020113959A RU2020113959A RU2737722C1 RU 2737722 C1 RU2737722 C1 RU 2737722C1 RU 2020113959 A RU2020113959 A RU 2020113959A RU 2020113959 A RU2020113959 A RU 2020113959A RU 2737722 C1 RU2737722 C1 RU 2737722C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gold
- silicon substrate
- soldering
- silicon
- working structures
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Die Bonding (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электронной технике, а более конкретно к способам изготовления полупроводниковых приборов и микросхем, предназначенных для сборки в корпус с использованием эвтектической пайки и может быть использована для широкого круга изделий электронной техники. Техническим результатом изобретения является расширение области использования при покрытии посадочного места серебром, повышение производительности труда при сборке и повышение качества пайки. Способ изготовления полупроводникового прибора заключается изготовлении рабочих структур на кремниевой подложке, покрытии золотом обратной стороны подложки, противоположной стороне с рабочими структурами, термообработки золотого покрытия, разделении кремниевой подложки на кристаллы с рабочими структурами, эвтектической пайке кристаллов в корпуса с посадочным местом под кристалл, покрытым серебром, согласно изобретению после термообработки золотого покрытия проводят обработку обратной стороны кремниевой подложки плазмой гексафторида серы в режимах 4-8 мин и подводимой мощностью 0,7-1,3 кВт. 1 табл.
Description
Предлагаемое изобретение относится к электронной технике, а более конкретно к способам изготовления полупроводниковых приборов и микросхем, предназначенных для сборки в корпус с использованием эвтектической пайки и может быть использована для широкого круга изделий электронной техники.
Известен способ изготовления полупроводникового прибора, заключающийся в изготовлении рабочих структур на кремниевой подложке, покрытии золотом обратной стороны подложки, противоположной стороне с рабочими структурами, термообработки золотого покрытия, разделении кремниевой подложки на кристаллы с рабочими структурами, эвтектической пайке кристаллов в корпуса с посадочным местом под кристалл, покрытым золотом (См., например, патент США 3785892 класса Н018 1/50). При термообработке эвтектический сплав золото-кремний образуется по всей толщине золотого покрытия. Эвтектический слой при температуре 420-450° служит припоем при напайке кристаллов в корпус.
При формировании электрического контакта обратной стороны структуры обычно проводят шлифовку обратной стороны до шероховатости высотой 0.1÷0.2 мкм, однако в этом случае на шлифованной стороне кремния идет интенсивное образование эвтектического припоя в течение процесса напыления золота за счет температуры конденсации золота и на поверхности кремния образуется эвтектика золото-кремний на всю толщину напыленного золота, эвтектика на воздухе окисляется, напайка кристалла в корпусе полупроводникового прибора из-за наличия окисла затруднена. Поэтому золото напыляется на полированную поверхность кремния. Однако при использовании полированной поверхности все равно локально в местах, где толщина золотого покрытия меньше, эвтектика золото-кремний выходит на поверхность и окисляется, что затрудняет посадку кристаллов.
Указанные недостатки частично устранены в способе изготовления полупроводникового прибора, заключающемся в изготовлении рабочих структур на кремниевой подожке, покрытии золотом обратной стороны подложки, противоположной стороне с рабочими структурами, термообработки золотого покрытия, разделении кремниевой подложки на кристаллы с рабочими структурами, эвтектической пайке кристаллов в корпуса с посадочным местом под кристалл покрытым золотом. Покрытие из золота на полированной стороне состоит из двух слоев: первый, ближайший к подложке слой, наносится при температуре 320±20°С и состоит из эвтектики золото-кремний, а второй слой - при температуре 128±25°С и состоит из золота (см. патент Беларуси №18281 кл. Н011 21/58). Термообработку подложек пластин с покрытием проводят таким образом, чтобы кремний из подложки не проник на внешнюю поверхность второго слоя золота. Второй слой из золота защищает первый слой от окисления.
В промышленности в последнее время используют для покрытия посадочного места под кристалл вместо золото - серебро и пайку производят тройной эвтектикой золото - кремний - серебро, (см. например выводную рамку корпуса SOT-89 шифр AMF7.323.A.3Z048, статьи «Effects of silver dessolved in eutectic gold-silicon solder on silicon devices», Hiroshi Kato, J.Electrochem Soc.Solid-state scince and technology, july 1987, p. 1750, thermodynamic description of Au-Ag-Si ternary system», Wang Jiang, Trans.Nonferrous Met.Soc, China 2007, «Enthalpies of formation of the Ag-Au-Si, Ag-Au-Ge, Ag-Au-Sn Ternary Liquid Alloys; Experimental determinations andapplication of the Hoch-Arpshofen model», S.Hassam, Metallurgical transactions a, volume 19a, august 1988).
Однако при использовании посадки эвтектической пайки сплавом золото-кремний изделий, посадочное место под кристалл которых покрытых серебром - затруднительно, т.к. для осуществления пайки должен образоваться тройной сплав и пайка должна проходить при температуре порядка 400-450°С, а внешний слой золота, находящегося на поверхности обратной стороны кристалла паяется с серебром при температурах более 900°С. Поэтому пайка тройным сплавом происходит после проникновения кремния во второй слой золота и в слой серебра, что занимает время несколько секунд при воздействии ультразвука на кристалл в момент пайки, что уменьшает производительность труда при сборке, особенно на многорядных выводных рамках, где находится одновременно от 200-500 штук посадочных мест под кристалл.
Кроме того, качество пайки может ухудшиться из-за недостаточного количества кремния в тройном припое.
Техническим результатом предполагаемого изобретения является расширение области использования при покрытии посадочного места серебром, повышение производительности труда при сборке и повышение качества пайки.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления полупроводникового прибора, заключающегося в изготовлении рабочих структур на кремниевой подожке, покрытии золотом обратной стороны подложки, противоположной стороне с рабочими структурами, термообработки золотого покрытия, разделении кремниевой подложки на кристаллы с рабочими структурами, эвтектической пайке кристаллов в корпуса с посадочным местом под кристалл, покрытым серебром, отличающиеся тем, что после термообработки золотого покрытия проводят обработку обратной стороны кремниевой подложки плазмой гексафторида серы в режимах 4-8 мин и подводимой мощностью 0,7-1,3 кВт.
При обработке обратной стороны кремниевой подложки плазмой гексафторида серы исключается влияние режимов термообработки золотого покрытия и их можно проводить до образования эвтектического сплава по всей поверхности обратной стороны подложки. Так как окислению подвергается твердый раствор золота в кремнии, то обработка плазмой удаляет окисел кремния и частично не растворившийся кремний. Удаление окисла кремния и частично не растворившийся кремний повышает скорость образования припоя и качество пайки тройным сплавом.
При минимальном времени травления и минимальной подводимой энергии ухудшается качество пайки.
При максимальном времени травления и максимальной подводимой энергии также ухудшается качество пайки, из-за удаления эвтектического сплава золото-кремний.
На кремниевую подложку, легированную сурьмой до удельного сопротивления 0.01 Ом*см, был нанесен эпитаксиальный слой толщиной 20 мкм с удельным сопротивлением 10 Ом*см. В эпитаксиальном слое были созданы рабочие структуры транзистора. Затем эпитаксиальную структуру со стороны, противоположной рабочей, методом шлифовки и полировки утонили до толщины 250 мкм.
Полированную обратную сторону подложки подвергли травлению путем распыления ионами аргона в вакууме и затем методом термического нанесли напылением слой золота, при температуре 340°С 1 мкм.
Термообработка золотого покрытия проводилась в атмосфере азота при температуре 400°С и длительности 10-20 мин.
Травление золотого покрытия плазмой гексафторидом серы проводили в установке 08ПХО100-005. Режимы травления: давление 10 Па, расход реагента 20 л/час, подводимая мощность 0,7-1,3 кВт, время 4-8 мин.
После проверки электропараметров транзисторов, структуры разделили на кристаллы. При монтаже кристалла на покрытое слоем серебра основание корпуса полупроводникового прибора при температуре 420°С и выдержке 100 мсек слои покрытий кристалла и основания превращались в слой эвтектического припоя золото-серебро-кремний. Полученный кристалл с помощью слоя эвтектического припоя присоединяется к основанию корпуса транзистора. Замерялось усилие разрушения паяного соединения кристалла размером 0.7×0.7 мм, осматривался характер разрушения паяного соединения, результаты влияния режимов травления на усилие отрыва приведены в таблице 1.
Как видно из таблицы, оптимальным режимом травления является интервал времени травления 4-8 мин и подводимая мощность 0,7-1,3 кВт.
Claims (1)
- Способ изготовления полупроводникового прибора, заключающийся в изготовлении рабочих структур на кремниевой подложке, покрытии золотом обратной стороны подложки, противоположной стороне с рабочими структурами, термообработке золотого покрытия, разделении кремниевой подложки на кристаллы с рабочими структурами, эвтектической пайке кристаллов в корпуса с посадочными местами под кристаллы, покрытыми серебром, отличающийся тем, что после термообработки золотого покрытия проводят обработку обратной стороны кремниевой подложки плазмой гексафторида серы в режимах 4-8 мин и подводимой мощностью 0,7-1,3 кВт.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020113959A RU2737722C1 (ru) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | Способ изготовления полупроводникового прибора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020113959A RU2737722C1 (ru) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | Способ изготовления полупроводникового прибора |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2737722C1 true RU2737722C1 (ru) | 2020-12-02 |
Family
ID=73792577
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020113959A RU2737722C1 (ru) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | Способ изготовления полупроводникового прибора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2737722C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2798772C2 (ru) * | 2021-06-02 | 2023-06-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дагестанский государственный технический университет" | Способ присоединения кремниевого кристалла к кристаллодержателю полупроводникового прибора |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3785892A (en) * | 1972-05-19 | 1974-01-15 | Motorola Inc | Method of forming metallization backing for silicon wafer |
US5770468A (en) * | 1993-01-12 | 1998-06-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Process for mounting a semiconductor chip to a chip carrier by exposing a solder layer to a reducing atmosphere |
RU2298252C2 (ru) * | 2005-06-21 | 2007-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ присоединения кристаллов кремниевых дискретных полупроводниковых приборов и интегральных схем к корпусу с образованием эвтектики кремний-золото |
RU2570226C1 (ru) * | 2014-08-05 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электронной техники" | Способ монтажа кремниевых кристаллов на покрытую золотом поверхность |
RU190587U1 (ru) * | 2019-04-15 | 2019-07-04 | Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | Полупроводниковый прибор |
-
2020
- 2020-04-03 RU RU2020113959A patent/RU2737722C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3785892A (en) * | 1972-05-19 | 1974-01-15 | Motorola Inc | Method of forming metallization backing for silicon wafer |
US5770468A (en) * | 1993-01-12 | 1998-06-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Process for mounting a semiconductor chip to a chip carrier by exposing a solder layer to a reducing atmosphere |
RU2298252C2 (ru) * | 2005-06-21 | 2007-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ присоединения кристаллов кремниевых дискретных полупроводниковых приборов и интегральных схем к корпусу с образованием эвтектики кремний-золото |
RU2570226C1 (ru) * | 2014-08-05 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электронной техники" | Способ монтажа кремниевых кристаллов на покрытую золотом поверхность |
RU190587U1 (ru) * | 2019-04-15 | 2019-07-04 | Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | Полупроводниковый прибор |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2798772C2 (ru) * | 2021-06-02 | 2023-06-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дагестанский государственный технический университет" | Способ присоединения кремниевого кристалла к кристаллодержателю полупроводникового прибора |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8716864B2 (en) | Solderless die attach to a direct bonded aluminum substrate | |
US8069561B2 (en) | Method for manufacturing a metal-ceramic substrate | |
US8044511B2 (en) | Function element and function element mounting structure | |
US7608485B2 (en) | Highly reliable, cost effective and thermally enhanced AuSn die-attach technology | |
CN106531620A (zh) | 半导体装置的制造方法 | |
TWI556310B (zh) | 用於半導體裝置封裝之鈍化層 | |
JPWO2018150971A1 (ja) | 半導体素子及びその製造方法 | |
JP5828406B2 (ja) | 基板の接合方法 | |
RU2737722C1 (ru) | Способ изготовления полупроводникового прибора | |
RU2570226C1 (ru) | Способ монтажа кремниевых кристаллов на покрытую золотом поверхность | |
US7294916B2 (en) | Semiconductor device with a thinned semiconductor chip and method for producing the thinned semiconductor chip | |
US6191485B1 (en) | Semiconductor device | |
CN115595535A (zh) | 一种提高氮化铝覆铝陶瓷基板耐热循环可靠性的方法 | |
RU2298252C2 (ru) | Способ присоединения кристаллов кремниевых дискретных полупроводниковых приборов и интегральных схем к корпусу с образованием эвтектики кремний-золото | |
US10937657B2 (en) | Semiconductor device including a reactant metal layer disposed between an aluminum alloy film and a catalyst metal film and method for manufacturing thereof | |
CN113380615A (zh) | 一种集成电路晶圆背面处理工艺 | |
JPH0831989A (ja) | 樹脂封止型半導体装置及びその製造方法 | |
JPH11322455A (ja) | セラミックス/金属接合体およびその製造方法 | |
RU2375787C2 (ru) | Способ посадки кремниевого кристалла на основание корпуса | |
JP6918902B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP3879658B2 (ja) | 電子部品製造方法 | |
RU2343586C1 (ru) | Способ формирования контактного слоя титан-германий | |
JP7009075B2 (ja) | 半導体装置、及び半導体装置の製造方法 | |
RU2033659C1 (ru) | Способ присоединения кристаллов кремниевых дискретных полупроводниковых приборов и интегральных схем к корпусу | |
RU2534439C2 (ru) | Способ формирования контакта к стоковой области полупроводникового прибора |