Безкорпусная герметизация полупроводниковых приборов

Московский Государственный Открытый Университет

Факультет информатики и радиоэлектроники

Кафедра электронных приборов.

Пояснительная записка

по дисциплине «Технология производства полупровод-никовых 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 элек-тронных прибор и закономерностей, действующих в процессе из-готовления этих изделий.

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

Развитие прикладных наук в области получения чистых и сверх чистых материалов, нанесения покрытий, соединения раз-личных материалов, электрофизических и электрохимических ме-тодов обработки способствовали совершенствованию полупро-водниковой и плёночной технологии, особенно при производстве микросхем.

Повышение качеств изделий требует высокой технологиче-ской точности и дисциплины производства, своевременного анали-за и корректировки технологического процесса, построения опти-мального технологического процесса.

Повышению качеств и стабильности технологических про-цессов, обеспечивающих массовое производство изделий с воспро-изводимыми параметрами, способствует внедрение автоматизи-рованных систем управления с полным исключением человека-оператора и его субъективного влияния на ход технологического процесса.

Создание высокопроизводительных машин и автоматиче-ских линий требует знания основ технологии производства, совре-менных методов изготовления деталей и узлов, нанесения покры-тий, получение электронно-дырочных переходов, сборки приборов и микросхем и т.п.

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

Производственный процесс в электронном приборострое-нии состоит из: технологической подготовки производства; полу-чения и хранения материалов и полуфабрикатов; технологического процесса изготовления деталей, сборки изделий; испытания гото-вых изделий; упаковки и хранения готовых изделий.

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

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

Для защиты кристаллов полупроводниковых приборов и ин-тегральных микросхем, кристаллов и подложек гибридных микро-схем от воздействий внешней среды, стабилизации параметров, повышения срока службы и надёжности осуществляют гермети-зацию в металлических, металлостеклянных, керамических, ме-таллокерамических и пластмассовых корпусах. В отдельных слу-чаях, особенно при защите активных и пассивных элементов гиб-ридных микросхем, производят бескорпусную герметизацию.

При герметизации , а так же эксплуатации в корпуса мо-жет попасть некоторое количество влаги, присутствие которой, как уже отмечалось , вызывается со временем изменения их пара-метров, обусловленные адсорбцией и десорбцией молекул воды по-верхностью полупроводника при колебаниях температуры окру-жающей среду. Чтобы уменьшить влияние переменной влажности на параметры полупроводниковых приборов, в корпуса вводят вло-гопоглотители – цеолиты, адсорбированные осушители (силика-гель, 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 ве-ществ при их малых концентрациях в газовых смесях. Расположе-ние на стенках каналов атомы Na+ или Са+ играют роль ионооб-менных катионов и образуют электростатические поля, обеспечи-вающие высокое сродство цеолитов с полярными (электрически несимметрическими) молекулами, особенно с молекулами воды. Це-олиты позволяют осушить газ до точки росы – 70С и активно по-глощают влагу вплоть до 200С. Цеолиты применяются в виде кри-сталлического 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 темпера-туры резко уменьшается . Недостаток адсорбционных осушите-лей является зависимость обеспечиваемой ими относительной влажности от количества влаги, содержащейся в корпусе полупро-водникового прибора, и температуры окружающей среды.

Реактивные поглотители влаги, обеспечивающие постоян-ную относительную влажность в корпусе полупроводникового при-бора,— это химические вещества, способные необратимо погло-щать влагу. В качестве реактивных влагопоглотителей применя-ют тонкоизмельчённые щелочные металлы. Мелкие частицы, по-лучаемые растворением щелочного металла в полуметилсилокса-не или неполярных органических растворителях , наносят, погру-жая прибор в раствор непосредственно перед герметизацией.

Постоянную относительную влажность (ниже 1%) обеспе-чивает применение в качестве влагопоглотителя безводного суль-фата кальция в смеси с полугидратированным сульфатом кальция. Так как две кристаллические фазы находятся в замкнутом объё-ме, при определённой температуре устанавливается равновесие между полугидратом сульфата кальция, с одной стороны, и без-водным сульфатом кальция м парами воды — с другой стороны. Равновесие, а следовательно, и содержание влаги в газовой фазе остаётся постоянным независимо от общего содержания в корпу-се прибора. Тоглько после того как безводная фаза полностью ис-чезнет (превратится в гидратированную), добавление влаги резко повышает относительную важность.

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

Использование химических влагопоглотителей при гермети-зации полупроводниковых приборов и микросхем повышает ста-бильность их эксплуатационных характеристик и улучшает пара-метры.

Наряду с защитой полупроводниковых приборов и микросхем по-мещением их в корпус применяют герметизацию полимерными обо-лочками. Разработка эффективных способов пассивации поверхности полупроводников плёнками неорганических диэлектриков (оксидов, нит-ридов, легкоплавких стёкол и др.), а так же различных полимерных ком-паундов и пресс порошков, обладающих высокими защитными свойства-ми, позволила широко использовать этот метод в производстве