Технологія виробництва напівпровідникових приладів і інтегральних мікросхем
касети в залежності від використовуваного клеїть матеріалу піддають певній термічній обробці або витримують при кімнатній температурі.
Особливі групи становлять електропровідні і оптичні клеї, використовувані для склеювання елементів і вузлів гібридних і оптоелектронних ІМС. Струмопровідні клеї являють собою композиції на основі епоксидних і кремнійорганічних смол з додаванням порошків срібла або нікелю. Серед них найбільш широкого поширення набули клеї АС-40В, ЕК.-А, ЕК.-Б, К-3, ЕОТ і К.Н-1, що представляють собою пастоподібні рідини з питомим електричним опором 0,01 0,001 Ом-см і діапазоном робочих температур від -60 до + 150 ° С. До оптичних клеїв висувають додаткові вимоги за значенням коефіцієнтів заломлення і світлопропускання. Найбільш широкого поширення набули оптичні клеї ОК-72. ОП-429, ОП-430, ОП-ЗМ.
§ 14.3. приєднання висновків
В сучасних напівпровідникових приладах та інтегральних мікросхемах, у яких розмір контактних майданчиків становить кілька десятків мікрометрів, процес приєднання висновків є одним з найбільш трудомістких технологічних операцій.
В даний час для приєднання висновків до контактних площадок інтегральних схем використовують три різновиди зварювання: термокомпрессіонной, електроконтактні і ультразвукову.
Термокомпрессіонной зварювання дозволяє приєднувати електричні висновки товщиною кілька десятків мікрометрів до омічним контактам кристалів діаметром не менше 20-50 мкм, причому електричний висновок можна приєднати безпосередньо до поверхні напівпровідника без проміжного металевого покриття в такий спосіб. Тонку золоту або алюмінієвий дріт прикладають до кристалу і притискають нагрітим стрижнем. Після невеликої витримки дріт виявляється щільно зчепленої з поверхнею кристала. Зчеплення відбувається внаслідок того, що навіть при невеликих питомих тисках, що діють на кристал напівпровідника і не викликають його руйнування, локальне тиск в мікровиступів на поверхні може бути дуже великим. Це призводить до пластичної деформації виступів, чому сприяє підігрів до температури нижче
евтектичною для даного металу і напівпровідника, що не викликає яких-небудь змін в структурі кристала. Боротьба, що деформація (затікання) мікровиступів і мікровпадін обумовлює міцну адгезію і надійний контакт внаслідок ван дер Ваальсових сил зчеплення, а з підвищенням температури між з'єднаннями матеріалами більш імовірна хімічний зв'язок.
Термокомпрессіонной зварювання має такі переваги: а) з'єднання деталей відбувається без розплавлення зварювальних матеріалів; б) питомий тиск, що прикладається до кристалу, не призводить до механічних пошкоджень напівпровідникового матеріалу; в) з'єднання отримують без забруднень, так як не використовують припої і флюси.
До недоліків слід віднести малу продуктивність процесу.
Термокомпрессіонной зварювання можна здійснювати шляхом сое_-нання внахлест і встик. При зварюванні внахлест електричний дротяний висновок, як зазначалося, накладають на контактну площадку кристала напівпровідника і притискають до нього спеціальним інструментом до виникнення деформації виведення. Ось дротяного виведення при зварюванні розташовують паралельно площини контактної площадки. При зварюванні в стик дротяний висновок приварюють торцем до контактної майданчику. Ось дротяного виведення в місці приєднання перпендикулярна площині контактної площадки.
Сварка внахлест забезпечує міцне з'єднання кристала напівпровідника з дротяними висновками з золота, алюмінію, срібла та інших пластичних металів, а зварювання встик - тільки з висновками з золота. Товщина дротяних висновків може становити 15-100 мкм.
Приєднувати висновки можна як до чистих кристалів напівпровідника, так і до контактних площадок, покритим шаром напиляного золота або алюмінію. При використанні чистих поверхонь кристала збільшується перехідний опір контакту і погіршуються електричні параметри приладів.
Елементи, що підлягають термокомпрессіонной зварюванні, проходять певну технологічну обробку. Поверхня кристала напівпровідника, покриту шаром золота або алюмінію, знежирюють.
Золоту дріт отжигают при 300-600 ° С протягом 5 20 хв в залежності від способу з'єднання деталей. Алюмінієвий дріт протруюють в насиченому розчині їдкого натру при 80 ° С протягом 1-2 хв, промивають в дистильованої воді і сушать.
Основними параметрами режиму термокомпрессіонной зварювання є питомий тиск, температура нагріву і час зварювання. Питомий тиск вибирають в залежності від допустимого напруги стиснення кристала напівпровідника і допустимої деформації матеріалу приварюється виведення. Час зварювання вибирають експериментальним шляхом.
Відносна деформація при термокомпрессіонной зварюванні e = (l-0,8
де d- діаметр дроту, мкм; Ь - ширина з'єднання, мкм.
Тиск на інструмент визначають, виходячи з розподілу напружень на стадії завершення деформації:
") 10 5 2,5 1,0 0,5 t, c. Па