Безкорпусная герметизация полупроводниковых приборов (стр. 1 из 17)

Московский Государственный Открытый Университет

Факультет информатики и радиоэлектроники

Кафедра электронных приборов.

Пояснительная записка

по дисциплине «Технология производства полупроводниковых приборов»

на тему: «Безкорпусная герметизация полупроводниковых приборов»

специальность 200300 /С

Студента: Иванова С.М.

шифр № 696823

заочная форма обучения

Преподаватель: Кротов В.В.

2000

Содержание.

Введение......................................................................................... 2

Методы защиты р-п-переходов полупроводниковых кристаллов и пластин.......................................................................................... 7

Защита поверхности p-n-переходов лаками и эмалями.............. 8

Эпоскидные смолы....................................................................... 13

Компаунды на основе эпоксидных смол...................................... 19

Защита поверхности p-n-переходов вазелином и цеолитами.. 27

Защита p-n-переходов плёнками окислов металлов................. 29

Защита поверхности p-n-переходов плёнками нитрида кремния. 32

Защита p-n-переходов легкоплавкими стеклами....................... 37

Защита поверхности p-n-переходов силанированием............... 42

Защита поверхности р-п-переходов окислением....................... 44

Очистка полупроводниковых приборов перед герметизацией. 50

Состояние и свойства поверхности полупроводников............. 52

Методы очистки поверхности полупроводника....................... 54

Химическая и электролитическая отмывка полупроводников. 55

Отмывка в кислотах и щелочах................................................. 59

Отмывка во фреонах................................................................. 60

Отмывка водой........................................................................... 62

Отмывка в ультразвуковых ваннах............................................ 64

Определение чистоты поверхности.......................................... 68

Контроль качества промывки.............................................. 73

Сушка деталей........................................................................... 74

Контроль герметичности полупроводниковых приборов...... 76

Описание технологического процесса................................. 78

Список используемой литературы..................................... 82

Введение.

Технология производства полупроводниковых приборов – это техническая наука, занимающаяся изучением физико-химических основ технологических процессов производства электронных прибор и закономерностей, действующих в процессе изготовления этих изделий.

Использование результатов исследований фундаментальных наук и доведение их до инженерного решения применительно к производству изделий электронной техники позволяют разрабатывать новые технологические процессы для серийного и массового изготовления.

Развитие прикладных наук в области получения чистых и сверх чистых материалов, нанесения покрытий, соединения различных материалов, электрофизических и электрохимических методов обработки способствовали совершенствованию полупроводниковой и плёночной технологии, особенно при производстве микросхем.

Повышение качеств изделий требует высокой технологической точности и дисциплины производства, своевременного анализа и корректировки технологического процесса, построения оптимального технологического процесса.

Повышению качеств и стабильности технологических процессов, обеспечивающих массовое производство изделий с воспроизводимыми параметрами, способствует внедрение автоматизированных систем управления с полным исключением человека-оператора и его субъективного влияния на ход технологического процесса.

Создание высокопроизводительных машин и автоматических линий требует знания основ технологии производства, современных методов изготовления деталей и узлов, нанесения покрытий, получение электронно-дырочных переходов, сборки приборов и микросхем и т.п.

Производство изделий электроники состоит из нескольких этапов, в результате проведения которых материалы превращаются в готовые изделия.

Производственный процесс в электронном приборостроении состоит из: технологической подготовки производства; получения и хранения материалов и полуфабрикатов; технологического процесса изготовления деталей, сборки изделий; испытания готовых изделий; упаковки и хранения готовых изделий.

Технологический процесс является той частью производственного процесса, во время которого непосредственно происходит последовательное качественное изменение состояние продукта производства.

Проектирование технологического процесса ставит своей целью получение высококачественных изделий электронной техники, отвечающих техническим условиям и чертежам при высокой производительности и экономичности.

Для защиты кристаллов полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, кристаллов и подложек гибридных микросхем от воздействий внешней среды, стабилизации параметров, повышения срока службы и надёжности осуществляют герметизацию в металлических, металлостеклянных, керамических, металлокерамических и пластмассовых корпусах. В отдельных случаях, особенно при защите активных и пассивных элементов гибридных микросхем, производят бескорпусную герметизацию.

При герметизации , а так же эксплуатации в корпуса может попасть некоторое количество влаги, присутствие которой, как уже отмечалось , вызывается со временем изменения их параметров, обусловленные адсорбцией и десорбцией молекул воды поверхностью полупроводника при колебаниях температуры окружающей среду. Чтобы уменьшить влияние переменной влажности на параметры полупроводниковых приборов, в корпуса вводят влогопоглотители – цеолиты, адсорбированные осушители (силикагель, активированный оксид алюминия, пористые стёкла и др.) и реактивные поглотители влаги ( щелочные металлы и их гидриды, полугидратированный сульфат кальция, оксид бария и др.

Цеолиты — кристаллические алюмонесиликаты натрия или кальция – имеют кристаллическую решётку с узкими каналами (диаметром около 0,001 мкм), обладающими высокой сорбционной ёмкостью и способными адсорбировать большие количества веществ при их малых концентрациях в газовых смесях. Расположение на стенках каналов атомы Na+ или Са+ играют роль ионообменных катионов и образуют электростатические поля, обеспечивающие высокое сродство цеолитов с полярными (электрически несимметрическими) молекулами, особенно с молекулами воды. Цеолиты позволяют осушить газ до точки росы – 70С и активно поглощают влагу вплоть до 200С. Цеолиты применяются в виде кристаллического порошка, а так же таблеток или шаров различных размеров в смеси с добавками глины. (15–20%).

Адсорбционные осушители — пористые вещества с сильно развитой поверхностью. Сорбционная емкость их значительно ниже сорбционной ёмкости цеолитов и при повышении температуры резко уменьшается . Недостаток адсорбционных осушителей является зависимость обеспечиваемой ими относительной влажности от количества влаги, содержащейся в корпусе полупроводникового прибора, и температуры окружающей среды.

Реактивные поглотители влаги, обеспечивающие постоянную относительную влажность в корпусе полупроводникового прибора,— это химические вещества, способные необратимо поглощать влагу. В качестве реактивных влагопоглотителей применяют тонкоизмельчённые щелочные металлы. Мелкие частицы, получаемые растворением щелочного металла в полуметилсилоксане или неполярных органических растворителях , наносят, погружая прибор в раствор непосредственно перед герметизацией.

Постоянную относительную влажность (ниже 1%) обеспечивает применение в качестве влагопоглотителя безводного сульфата кальция в смеси с полугидратированным сульфатом кальция. Так как две кристаллические фазы находятся в замкнутом объёме, при определённой температуре устанавливается равновесие между полугидратом сульфата кальция, с одной стороны, и безводным сульфатом кальция м парами воды — с другой стороны. Равновесие, а следовательно, и содержание влаги в газовой фазе остаётся постоянным независимо от общего содержания в корпусе прибора. Тоглько после того как безводная фаза полностью исчезнет (превратится в гидратированную), добавление влаги резко повышает относительную важность.

Эффективное влагопоглощение (постоянную относительную влажность 0,2%) обеспечивает также смесь окиси бария с полугидратом сульфата кальция. На рис 65 приведены зависимости относительной влажности, обеспечиваемой реактивными и адсорбционными влагопоглотителями, от количества воды в корпусе прибора (кривые построены для замкнутого объёма 1 см3, в котором имеется 100 мг влагопоглотителя). Относительная влажность в объёме в состоянии установившегося равновесия зависит от типа влагопоглотителя и количества воды.

Использование химических влагопоглотителей при герметизации полупроводниковых приборов и микросхем повышает стабильность их эксплуатационных характеристик и улучшает параметры.

Наряду с защитой полупроводниковых приборов и микросхем помещением их в корпус применяют герметизацию полимерными оболочками. Разработка эффективных способов пассивации поверхности полупроводников плёнками неорганических диэлектриков (оксидов, нитридов, легкоплавких стёкол и др.), а так же различных полимерных компаундов и пресс порошков, обладающих высокими защитными свойствами, позволила широко использовать этот метод в производстве полупроводниковых приборов и микросхем.

Герметизация приборов и микросхем полимерными оболочками требует гораздо меньших (в 2-4 раза) затрат, чем помещение их в металлические, стеклянные и металлокерамические, металлостеклянные и другие корпуса, и обеспечивает высокую механическую прочность и большую стойкость к вибрациям и ударам. Кроме того, использование полимерных оболочек позволяет получать полупроводниковые приборы с малым отношением объёма прибора к объёму его активной части.