Полупроводниковая структура

1187656 Н 01 1. 29/46 1)5 ее диоромтами выметалли 00 4 СОЮЗ СОВЕТСКИХСО ЦИАЛ ИСТИЧ ЕС КИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВ Е Н НО Е ПАТЕ НТНО ЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) АНИЕ ИЗОБР ТОРФЯНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54)(57) ПОЛУПРОВОЛНИКОВАЯ СТРУКТУРА,содержащая подложку с элементамиструктуры и с маскирующим их диэлектрическим покрытием, токопроводящуюразводку с металлизированными контактами, расположенными на токопроИзобретение относится к областимикроэлектроники и касается промышленного изготовления полупроводниковых структур,Одной из проблем сборки полупроводниковых приборов является исклю"чение механических нарушений полупро"водниковой подложки, связанных с напряжениями, возникающими при присоединении проводников к контактнымплощадкам кристалла методом сварки,особенно ультразвуковой.Целью изобретения является повы"шение надежности полупроводниковойструктуры и качества сварных соеди-.нений, которая достигается тем, чтометаллизированные контакты расположены на пассивирующем покрытии и сое",чинены с токопроводящей разводкой через окно, площадь поперечного сечения которого равна сечению привариваемого проводника,водящей разводке, пассивирующэлектрическое покрытие, в котнад металлизированными контакполнены окна и приваренные кзированным контактам проводники,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения надежности полупроводниковой структуры и качества свар"ных соединений, металлизированныеконтакты расположены на пассивирующем покрь 1 тии и соединены с токопро"водящей разводкой через окно, площадь поперечного сечения которогоравна сечению привариваемого проводника. Окно выполняют круглым или в виравильного многогранника. Размеры окна исключают точки приложения силыпри пластическом течении привариваемого проводника, сохраняя при этомсечение металла достаточное для токо"и теплопередачи при работе структуры,На йиг.1 изображена полупроводни"ковая структура с элементами биполярного транзистора; на йиг.2 " поперечное сечение. А-А на йиг 1.Полупроводниковая структура сэлементами биполярного транзисторасодержит полупроводниковую подложку "коллектор 1, базовую область 2, эмиттерную область 3, маскирующие диэлектрическое покрытие 4, токопроводящуюразводку 5 с контактами 6, пассивирующее диэлектрическое покрытие 7,окно 8, опорную стойку 9, металлизированный контакт 10, присоединенный50 проводник 11 и сварное соединение 12проводника с контактом металлизированным.Стрелками показаны механическиенапряжения, возникающие в процессеприсоединения проводника.В кремниевой монокристаллическойполупроводниковой подложке 1 (и-типапроводимости), служащей коллектором,сФормирована планарная базовая область 2, легированная примесью противоположного подложке р-типа, В базовой области 2 сФормирована планарная эмиттерная область 3. Области 2и 3 покрыть 1 маскирующим диэлектрическим покрытием 1 двуокиси кремнияВИ, полученным в процессе Формирования самих областей, Толщина маскирующего покрытия 1 разлицна над 20каждой из областей, например, 0,75 мкмнад коллекторной областью, 0,6 мкмнад базовой областью и 0,35 мкмнад эмиттерной областью,В маскирующем покрытии к каждой 25из обпастей вскрыты окна контактирования и осуществлена токопроводящаяметаллизированная разводка 5, материалол которой является алюл 1 инийПричем, при малых размерах окон к ЗОобластям полупроводниковых структур,например, для интегральных схем большой интеграции и СВЧ-транзисторныхструктур, толщину металла делают минимальной - 0,6-0,5 ллкм, с тем, цтобывоспроизвести малую ширину дорожектокопроводящей разводки,В конкретном примере толщина металлизированной разводки составляет0,65 мкм, Токопроводящая разводкаимеет контакты 6, вынесенные на пери"Ферийную часть подложки. Слой токопроводящей разводки покрыт пассиви"рующим диэлектрическим покрытием окиси алюминия 7 толщиной 0,1 мкм и сло" 45ем ФосФорно-силикатного стекла толщиной 0,9 мкм, в котором вскрь 1 ты окна9, 1(онтакты 6 металлизированной разводки 5 соединены церез окно 8 опорной стойкой 9, Металлизированныйконтакт 10 выполнен как и токопрово-.дящая разводка из алюминия, но большей толщины 1,1-2,5 мкм, например1,7+0,3 мкм, Проводник 11 присоединенк контакту 10 посредством сварногосоединения 12, полученного методомультразвуковой сварки, Площадь окна8 должна быть в пределах 103 площадипоперечного сечения привариваемого проводника (101 составляет допуск посечению привэриваемого проводника ипогрешности при Фотогравировке).Более значительное уменьшение площади окна может привести к недопустимому повышению удельной энергиипроходящей через окно, а увеличениеплощади к появлению точек приложениясилы при пластической деФормации впроцессе приварки проводника.В конкретном примере окно 8 выполняют в Форме круга диаметром30 мкм, площадь которого равна (Я == ФК = 0,7065 10 мм 2) площади поперечного сечения проводника 12 тогоже диаметра,В процессе присоединения проводник 11 деФормируется под действиемдавления и ультразвуковых колебанийпередаваемых микросвароцным капилляром, создавая знакопеременные механицеские напряжения в металле контакта10, Максимальные напряжения возникают в областях под рабочими площадкамиинструмента, которые разделены продольным пазом по ширине равным диаметру привариваемого вывода Эти напряжения "гасятся" в основном в утолщенном слое контакта 10 и окончательно в слое пассивирующих диэлектрических покрытий 7. В центре контактавозникают меньшие напряжения, которые "гасятся" в толщине контакта 10и опорной стойки 9, которая, расширяясь, переходит в контакт 6 токопроводящей разводки 5,Интенсивное пластическое течениематериала проводника происходит также под рабочими площадками свароцного инструмента (на расстоянии, равном радиусу проводника от центра контактной площадки), те за пределамиокна 8, цем и исключают точки приложения силы при деФормации проводника.В результате механические напряжения не доходят до монокристаллической полупроводниковой подложки и,следовательно, не могут ее нарушить,Это обстоятельство позволяет в процессе присоединения проводника применять необходимые по мощности режимы сварки и более жесткий материалпривариваемого проводника, цто повышает кацество и прочность сварных соединений.В конкретном примере давление инструмента при сварке для алюминиевой5 11проволоки марки АК 09 ПМ 30 выбираютравным 0,3 Н, а амплитуду ультразвуковых колебаний инструмента - 0,7 мкмУтолщение металлизированных контактов позволяет также исключить примеси полупроводника, растворяющиесяв металле при вжигании, в поверхностном слое, что значительно улучшаеткачество сварных соединений,Тройная система контакта, состоя"щая из металла токопроводящей разводки, диэлектрического покрытия и металла контакта, толщина которого пре"вышает толщину нижележащих слоев,87656позволяет гарантировать отсутствиеразрушающих напряжений в активныхэлементах полупроводниковой подлож"ки при сварке, т,е, повысить не толь"ко качество контактного соединения иего надежность, но и надежность всейструктурыПри такой конструкции контакта металлизированная разводка защищена отагре сивного воздействия внешней среды, т.е, сварное соединение полностьюперекрывает окно к металлизированной 15 разводке,