Способ сборки полупроводниковых приборов

СПОСОБ СБОРКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ преимущественно с алюминиевой разводкой, включающий соединение кристаллов с металлическим кристаллодержателем пайкой с помощью припойной прокладки из эвтектического германиевого соединения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности приборов и экономичности способа, используют прокладку из эвтектического соединения германия с алюминием, температура образования которого 350 - 570^oС.

Изобретение относится к полупроводниковому производству и может быть использовано для присоединения полупроводниковых кристаллов с внутренними выводами к кристаллодержателю или к рамке с внешними выводами.
Известен способ присоединения полупроводникового кристалла к кристаллодержателю при нанесении на нижнюю поверхность золота и нагревании сборки до температуры образования эвтектики кремний-золото. Внутренние выводы кристалла присоединяют к внешним выводам кристаллодержателя термокомпрессией.
Недостатком способа является расход редкого дорогостоящего металла-золота.
Ближайшим из известных способов к данному изобретению является способ сборки полупроводниковых приборов, преимущественно с алюминиевой разводкой, включающий соединение кристаллов с металлическим кристаллодержателем пайкой с помощью припойной прокладки из эвтектического германиевого соединения.
Данный способ характеризуется расходом редкого дорогостоящего металла-золота и тем, что изготовленные этим способом полупроводниковые приборы (транзисторы) имеют недостаточно высокую величину сопротивления насыщения транзисторов при повышенной температуре 20-120^oC.
Цель изобретения - повышение надежности приборов и экономичности способа - достигается тем, что используют прокладку из эвтектического соединения германия с алюминием, температура образования которого 350-570^oC.
Нижний температурный предел используемых эвтектик определяется температурой термокомпрессионного присоединения внутренних выводов полупроводникового кристалла к внешним выводам кристаллодержателя. Верхний температурный предел используемых эвтектик совпадает с температурой плавления алюминия, образующего разводку и контактные площадки.
Эвтектическое соединение было получено в слитке. Кристаллы, используемые в качестве присоединительной прокладки, получают путем механической резки слитка, последующего измельчения и просеивания. Присоединение полупроводникового кристалла к кристаллодержателю осуществляют при температуре, ненамного превышающей температуру образования эвтектики.
В качестве примера получения эвтектического слитка можно привести технологический процесс изготовления эвтектического соединения Ge-Al
Вначале приготовляют флюс состава:
BaCl₂ - 20 мас.ч.
СаF₂ - 3 мас.ч.
KCl - 10 мас.ч.
NaCl - 10 мас.ч.
Составляющие флюса прокаливают по отдельности, растирают, после чего смешивают и при температуре 850^oC сплавляют. Сплавленный флюс размельчают, порошок засыпают в тигель в объеме 2-4% от общей массы шихты, добавляют навеску алюминия марки АД 995 ЦМТУ 08-166-69 и подвергают шихту нагреванию при температуре 740 20^oC в течение 8-12 мин.
В расплав опускают кусочки германия марки ЦМТУ 48-4-293-74 и производят перемешивание его до растворения германия. Расплав выдерживают в течение 15-25 мин, после чего тигель извлекают из печи и разливают сплав в изложницы.
Слиток затем разрезают на пластины с последующим механическим измельчением и просеиванием на соответствующих ситах для получения присоединительных прокладок.
Ниже приводятся примеры осуществления предлагаемого способа.
П р и м е р 1. Присоединение полупроводникового кристалла к кристаллодержателю типа ТО-126 с помощью прокладки из эвтектики германий-алюминий.
Температуру на рабочем столике устанавливают равной 430-450^oC. Кристаллодержатель из ковара с ферроникелевым покрытием помещают на столик и прогревают до заданной температуры. С помощью пинцета наносят на кристаллодержатель навеску из эвтектики размером 2х2 мм толщиной 0,2 мм, а затем кристалл. Присоединение кристалла к кристаллодержателю осуществляется в течение 2 с.
П р и м е р 2. Присоединение полупроводникового кристалла к коваровой ленте с внешними выводами с помощью эвтектики кремний-алюминий.
Температуру на рабочем столике устанавливают равной 575-585^oC. Коваровую ленту помещают на столик и прогревают до заданной температуры. С помощью пинцета наносят на соответствующую площадку ленты навеску из эвтектики размером 0,16 мм², а затем кристалл. Присоединение кристалла к ленте осуществляется в течение 2 с.
Присоединение полупроводникового кристалла к кристаллодержателю с помощью эвтектики Ge-Al обеспечило качественный контакт на всех этапах сборки полупроводниковых приборов и при последующих высокотемпературных испытаниях.