Улучшение тепловых свойств прибора в процессе формирования контакта с коллекторной областью кремниевого транзистора

Цель. Целью исследования является улучшение тепловых свойств прибора за счет надежности контакта кристалла полупроводникового транзистора к корпусу и воспроизводимости технологического процесса.

Метод. Применен способ получения многослойной металлизации обратной стороны кристалла и выбраны наиболее оптимальные технологические режимы его формирования. Проведена проверка параметров надежности присоединения кристалла к корпусу транзистора.

Результат. Получена послойная металлизация, которая обеспечивает получение прочного контакта с коллекторной областью транзистора и надежную посадку кристалла на основание корпуса. Контроль технологических операций показал 100% распределение припоя по поверхности кристалла, отсутствие пор в припое, улучшение выходных характеристик прибора и повышение процента выходных годных транзисторов.

Вывод. Для создания надежного контакта и отвода тепла от коллекторного перехода силовых полупроводниковых транзисторов на обратной стороне пластин необходимо сформировать металлизацию за один технологический цикл, состоящую из четырех слоев металлов (Cr-Ni-Sn-Ag). Техническим результатом исследований является повышения качества посадки за счет получения равномерного распределения слоя металлов Cr-Ni-Sn-Ag в едином технологическом цикле.

1. Аносов В.С., Гомзиков Д.В., Ичетовкин М.И., Сейдман Л.А., Тычкин Р.И. Исследование процессов пайки кремниевых кристаллов мощных транзисторов в их корпуса // Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2017. Т. 20. № 1. С. 51-59.

2. Ануфриев Л.П., Емельянов В.А., Кушнер Л.К. и др. // Повышение качества сборки и монтажа интегральных схем // Электронная промышленность. 1990. № 5.С. 11-12.

3. Аронов B.JI., Федотов Я.А.// Испытание и исследование полупроводниковых приборов// Учеб. пособие для специальностей полупроводниковой техники вузов. М.: Высш. шк., 1975. С. 325.

4. Горлов М.И., Ануфриев Л.П., Бордюжа О.Л. Обеспечение и повышение надежности полупроводниковых приборов и интегральных схем в процессе серийного производства.- Минск: Изд-во "Интеграл", 1997.C.390.

5. Громов Д.Г., Мочалов А.И.// Материалы и процессы формирования систем металлизации кремниевых интегральных схем// Уч. пособие. М.: МИЭТ, 2006. С. 180.

6. Зенин В.В., Колычев А.И., Мешеряков М.В., Спиридонов Б.А.// Никелевые покрытия траверсов корпусов для монтажа изделий электронной техники// Физическое металловедение: Сб. науч. тр. Липецк: Изд-во ЛЭГИ, 2000. С. 111-117.

7. Зенин В.В., Сегал Ю.Е., Бокарев Д.И.// Пайка кристаллов в изделиях силовой электроники // Интеллектуальные информационные системы: Тез. докл. науч. техн. конф., 23-25 июня 1999 г. Воронеж: Изд-во ВГТУ, 1999. С. 221-222.

8. Исмаилов Т.А., Шахмаева А.Р. Транзисторные структуры силовой электроники. СПб.Политехника, 2011. С. 125.

9. Исмаилов Т.А., Шахмаева А.Р.//Экспериментальное исследование и оптимизация технологического процесса формирования контакта к коллекторной области кремниевых транзисторов// Базовые процессы формирования активных областей структуры мощных кремниевых транзисторов. Спб.: Политехника, 2009. С. 11.

10. Исмаилов Т.А., Шахмаева А.Р., Юсуфов Ш.А., Казалиева Э. //Метод формирования контактного слоя титан-германий для термостабилизации транзисторов// Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2020; 47 (4): 49-56. DOI:10.21822/2073-6185-2020-47-4-49-56/

11. Казалиева Э.// Металлизация обратной стороны кремниевой пластины// Сб. трудов по материалам IV Международного конкурса научно-исследовательских работ. Фундаментальные и прикладные аспекты развития современной науки. Уфа, "НИЦ Вестник науки". 2021. С. 35-38.

12. Казалиева Э.// Посадка кристаллов транзистора на основание корпуса// Сб. трудов по материалам XXIX Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «ЛОМОНОСОВ-2022». Москва: МГУ, 2022.

13. Климачев И.И., Литвинова Т.В., Сидоренко С.И. Исследование стабильности системы Cr-Cu-Ni-Au, со слоями, полученными электролитическим осаждением. Микроэлектроника. 1994, Т.23. Вып.2. C. 91-95.

14. Лашко С.В., Лашко Н.Ф. Пайка металлов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1988.

15. Патент РФ № 2375787. Способ посадки кремниевого кристалла на основание корпуса/ Т.А. Исмаилов, Б.А. Шангереева, А.Р. Шахмаева. Опубл.10.12.2009. Бил. №34.

16. Патент РФ № 2442243. Транзистор на основе полупроводникового соединения / Ерофеев Е.В., Кагадей В.А., Анищенко Е.В., Арыков B.C., Ишуткин С.В., Носаева К.С. №2 010144198. Заявл. 28.10.2010. Опубл. 10.02.2012.

17. Сегал Ю.Е., Зенин В.В., Фоменко Ю.Л.// Покрытия контактных поверхностей кристаллов и корпусов ИЭТ // Петербургский журнал электроники. 2000. № 1. С. 45-51.

18. Сенько С.Ф., Белоус А.И., Плебанович В.И.// Способ изготовления системы металлизации кремниевых полупроводниковых приборов. Патент на изобретение RU 2333568 C1, 10.09.2008. Заявка №200614979/28 от 04.12.2006.

19. Черняев В.Н. Технология производства интегральных микросхем и микропроцессоров: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь. 1987. С. 464.

20. Шахмаева А.Р. Оптимизация технологии посадки кристалла кремниевого транзистора на основание корпуса // Проектирование и технология электронных средств, 2006. №4. С. 26-27.

21. Ivanova, Yu. A., Ivanou, D.K., Fedotov A.K. et al. Electrochemical deposition of Ni and Cu onto monocrystalline n-Si(100) wafers and into nanopores in Si/SiO2 template // J. Mater. Sci. 2007. V. 42. P. 9163.

22. Pat. 3785892 US. Method of forming metallization backing for silicon wafer / Terry L.E., Wilson R.W. – 1972.