|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы Instr. Inc.). Установлено, что весьма полезно покрывать стекломассой МДП-приборы и мощные элементы, параметры которых зависят от состояния поверхности, так как покрытие только слоем Si02 является слабым барьером для ионов щелочных металлов и влаги. Результаты испытаний полупроводниковых приборов при обратном смещении в течение 2500 ч при 125° показали, что покрытые стеклом изделия после первоначального небольшого увеличения тока утечки проявляют тенденцию к его непрерывному уменьшению, в то время как у полностью герметизированных изделий, но не пассивированных указанным способом, обратный ток возрастает (рис. 8.14). Это явление объясняется тем, что покрытие стеклом геттерирует ионогенные примеси, поскольку эти примеси лучше растворяются в стекле, чем в окиси кремния. Исследования ИС, покрытых стеклом [91] и опрессованных синтетическими массами, показали, что они отвечают требованиям полной герметизации в условиях повышенной температуры, влажности, а также при обратном смещении р-п переходов. При нанесении стекла непосредственно на р-п переход в отсутствие металлизации используются тугоплавкие стекла с ТКР, равным ТКР кремния. В таких случаях используются значительно более толстые покрытия* (свыше 12,5 мкм) и приборы являются полностью герметизированными. При этом также наблюдается меньший разброс параметров, а обратный ток коллектора возрастает на 30%. Такие покрытия с успехом применяются для тиристоров, запрессованных в пластмассовые корпуса. Точный состав используемых стекол является тайной изготовителей, однако известны некоторые свойства имеющихся в продаже сортов, приведенные ниже. IP-550 - продукция Innotech, США. Назначение: герметизация покрытых окисью кремния и алюминием приборов структуры МДП, диодов, маломощных транзисторов, ИС, металлизированных многослойных схем. Температура размягчения 550° С, ТКР 60-lOVC--. Плавление при 560°С за 5...8 мин. Рекомендованная толщина покрытия 1,25... 1,5 мкм. IP-650 (Innotech, США). Назначение: герметизация непосредственно кремниевых р - п-переходов в мощных полупроводниковых и планарных приборах. Температура размягчения 635° С, ТКР 50-10-8° Плавление при 650°Сза8...15мнн. Рекомендованная толщина 1,5... 3 мкм. IP-760 (Innotech; США). Предназначено для герметизации меза-структур. Температура размягчения 750° С, ТКР 36-10- °С-1, температура плавления 760...780° С,  2500 ч Рис. 8.14. Изменения тока утечки при испытании на надежность приборов типа МДП с вакуумплотной герметизацией (1) и покрытых стеклом с последующей опрессовкой пластмассой (2) Т а б ли ц а 8.5. Тугоплавкие стекла для покрытия окисленного кремния Отношение ZnO/SlOs Добавки, % массы Коэффициент термического расширения. а-10, l/C Удельное еоп-ротивление. Ом-см при Температура сплавления с кремнием, "С Температура плавления, "С 1.43 0,84 0,72 0,72 0,95 0,82 0,75 1,18 1,17 1,33 0,60 BaOg-10 СаО -10 СаО -15 ВаО ВаО -10 ВагОз-7 ВаОз- 10 ВааОз- 10 ВаОз - Ш ВааОз- 16 ВаО-20 40,8 31,5 38,6 .38,7 32,5 41,0 43,4 36,6 31,7 36,9 37,7 5,4-10" 1,3-108 6,3-108 1080 1170 1140 1200 1230 1260 1220 1180 1180 1170 1220 1220 1200 1240 1240 1220 7586 (Corning Glass Corp., США). Используется для герметизации приборов с токопроводящей разводкой из напыленного алюминия. Наносится тонким слоем на участках, где величина теплового расширения неважна. Удельное сопротивление 10 Ом-см, бг = 12 (при 1 Мгц), температура размягчения 513° С, ТКР Ю- ° С-. Присутствие ш,елоч-ных металлов не обнаружено. 7723 (Corning Glass Corp., США). Применяется для герметизации приборов без металлизации алюминием. Наносится непосредственно на п - р-переходы кремниевых мощных транзисторов. Удельное Сопротивление 10 Ом-см, Ер = 5,73 (при 1 МГц). Температура размягчения 770° С, ТКР 35-10-?°С-Ч Окислы щелочных металлов: NagO -0,1%, KgO - 0,005%, LizO -0,001%. 7095 (Corning Glass Corp, США). Назначение то же, что и 7723. Удельное сопротивление ЮОм, = 5,9 (при 1 Мгц). Температура размягчения 884*, ТКР 4610~С-. Присутствие щелочных металлов не установлено. Все пассивирующие стекла фирмы Corning выпускаются с двумя разновидностями зерен: 95% меньше 10 мкм и 95% меньше 44 мкм. Тугоплавкие стекла. Известны [90] стекла, наносимые в виде порошков, которые могут не только защищать от внешних воздействий, но и вьщерживать нагрев до 1150° С. Такие температуры могут иметь место в технологических процессах производства полупроводниковых приборов. Стекла могут служить для соединения подложек кремния. Эти стекла образуются на основе ZnO -AI2O3 - SiOg с добавлением СаО, ВаО, BegOg (табл. 8.5). Введение этих добавок преследуют цель приблизить ТКР стекол к ТКР Si (рис. 8.15). Рассматриваемые стекла являются практически непроницаемьми для ионов, однако они сами могут воздействовать на полупроводник, чему можно воспрепятствовать нанесением стекла на слой термически выращенной окиси кремния толщиной 0,5...1,7 мкм. Стекла наносятся в виде эмульсии и спекаются при 1170...1280° С в течение 5...30 мин, толщина защитного слоя 2...7 5 мкм. Методом катодного реактивного распыления [30] удается наносить покрытия из разного рода стекол, в том числе содержащих большой процент кремния (Ругех 7740, GSC-1,191 СР), чистого кварцевого стекла, а также тугоплавких соединений (BN, AlgOg и др.), толщиной 250 нм. Скорость нанесения на подложку, нагретую до 100° С, составляет 450...600 нм/мин при отклонениях по толщине меньше 3,5%. Электрическая прочность 300...500 В/мкм. Стекла для герметизации и изоляции толстопленочных ИС. Наносятся методом печати через маску с использованием тиксотропных композиций с вязкостью 2 • (10*... 10**) сП, содержащих как основную составную часть мелкораздробленные (1...10 мкм) бесщелочные стекла. Эти композиции включают также растворители, кипящие при температуре более 200° С, органические загустители, например этилцеллюлозу, а также поверхностно-активные компоненты. Покрытие после нанесения подвергают сушке при 125... 156° С для удаления растворителя и затем расплавляется в зависимости от состава прн 400... 1050° С в конвейерных печах с транспортером [22, 23]. Печь должна обеспечивать 8... 15-мин интервал при температуре плавления и 1р...20-мин интервал для нагрева и охлаждения. Режим работы печи должен исключать в стекле органические вещества и газы. Эти пасты после разбавления растворителем могут наноситься кистью, напыляться, наноситься методом окунания и т. п. Покрытия, наносимые методом печати через маску, имеют толщину 25...75 мкм. В случае использования покрытий для диэлектрического разделения проводящих элементов микросхемы в качестве межслойной изоляции они наносятся двукратно так, чтобы суммарная толщина была не менее 40 мкм.  Температура Рис. 8.15. Расширение кремния н тугоплавких стекол (табл. 8.5) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 [ 49 ] 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 |