Кроме того, защитные окисные плёнки кремния могут быть получены, с помощью электрического разряда в смеси тетрахлорида кремния и озона. Тетрахлорид кремния и озон вводят в рабочую камеру в паровой фазе. Под действием электрического разряда происходит реакция тетрахлорида кремния с озоном. Процесс может проходить при комнатной температуре. Химическая реакция идёт по формуле :
Для получения защитной плёнки пластины кремния или германия помещают в рабочую камеру и пропускают через нее кислород и аргон в течение 15-30 минут для очистки камеры от воздуха и влаги. Затем через пластину пропускают аргон, насыщенный SiCl4 со скоростью 0,06 м3/ч и озон со скоростью 0,02 м3/ч. Процесс проводят в течение от 1 до 5 часов в зависимости от требуемой толщины плёнки. Скорость нанесения защитной плёнки 5 мкм/ч.
Химическое травление. Представляет интерес процесс создания окисной плёнки путём обработки поверхности сильными химическими окислителями. В качестве окислителей для германия и кремния используется смесь азотной и плавиковой кислоты. Отличие от кислотных травителей состоит в том, что азотная кислота присутствует в значительном избытке, и процесс окисления поверхности полупроводника преобладает над процессом удаления окисной плёнки. Образующуюся плёнка имеет тёмно-синий цвет, большую плотность и толщину. Однако её стабилизирующие свойства очень чувствительны к режиму окисления, малейшие отклонения, от которого приводят к значительному ухудшению исходных параметров приборов.
Анодное окисление. Метод анодного окисления позволяет преодолеть недостатки термического и химического окисления. Анодное окисление является одной из основных электродных реакций, управляющей процессом растворения полупроводника. Если в электролите отсутствует реагент, растворяющий окисную плёнку, её толщина может быть достаточно большой.
Анодное окисление проводят в электролитах типа борной кислоты или бидистиллированной воды, а также водноперекисных растворах с комплексообразующими добавками (лимонной и щавелевой кислотой, их титановыми или циркониевыми солями) и растворах нитрата натрия, хлорной кислоты, бихромата аммония.
На рисунке показана схема устройства для анодного окисления кремния в дистиллированной воде. Сосуд с электролитом разделён на две части перегородкой с отверстиями 3, в которые вставляются оксидируемые пластины, помещённые в крепящее приспособление 6. Анодный вывод 2 контактирует с кристаллом полупроводника таким образом, чтобы обрабатываемый р-п-переход был смещён в прямом смещении. Тогда на катоде 4 осаждаются протоны, и выделяется водород, а на кристалле полупроводника происходит окисление поверхности. Рост плёнки двуокиси кремния ускоряется с ростом тока, чему способствует уменьшение удельного сопротивления воды. Поэтому используют воду с удельным сопротивлением 200-500 Ом.
Выделяющиеся при образовании окиси кремния газ адсорбируется в виде небольших пузырьков на поверхности кристалла, что затрудняет равномерный рост плёнки. Для удаления газовых пузырьков служит сопло 5, через которое пластины обдуваются азотом или аргоном.
Получение защитной плёнки на поверхности полупроводникового кристалла анодным окислением может проводиться в электролите, состоящем из борной кислоты, гликоля и водного раствора аммиака. При прохождении через полупроводниковый кристалл постоянного тока от 1 до 50 мА в течение 1,5 часа на поверхности кристалла образуется изолирующий слой окиси. После анодной обработки кристаллы промывают в деионизованной воде и сушат в потоке горячего воздуха.
Вывод: Преимущества бескорпусной герметизации — значительное сокращение количества технологических операций, повышение производительности процесса и снижение стоимости изделий. Кроме того, приборы и ИМС имеют меньшие габариты и массу, чем загерметизированные в корпуса. Недостатки этого метода герметизации — слабое уплотнение внешних выводов, различие между ТКЛР изолирующего материала, полупроводника и металла выводов, а также низкая теплопроводность герметиков.
Одной из задач герметизации является предотвращение проникновения внутрь корпуса газов из окружающей среды, всегда содержащих влагу. Проникающая в корпус влага растворяет газы и загрязнения, образуя в условиях электрических напряжений электролитические пары. В свою очередь, это приводит к возникновению отказов, выражающихся в шунтирующих утечках, коротких замыканиях и обрывах.
Для полых (газонаполненных) корпусов достаточно объективным показателем качества герметизации может служить величина течи из корпуса. Для микросхем, спрессованных пластмассами, необходимо проводить испытания непосредственно в атмосфере с повышенной влажностью. Методы испытания должны одновременно удовлетворять требованиям высокой чувствительности и экономичности.
Наиболее чувствительным является радиоактивный метод (чувствительность 10~8 - 5-10-9 мкм рт. ст.- л/с). Образцы, подлежащие испытанию, герметизируются в атмосфере сжатого радиоактивного газа (например, Кг85). При испытании с помощью счетчиков регистрируется интенсивность гамма-излучения газа, вытекающего из корпуса. Вследствие сложности и высокой стоимости этот метод может быть рекомендован только в экспериментальном производстве (отработка конструкции корпуса или технологии герметизации).
Масс-спектрометрический метод основан на обнаружении гелиевым течеискателем гелия, предварительно введенного в корпус прибора. Применение гелия обусловлено его высокой проникающей способностью (малые размеры молекул). Чувствительность метода определяется чувствительностью течеискателя (для течеискателя ПТИ-6 10~7 мкм рт. ст.-л/с). Высокая проникающая способность гелия затрудняет обнаружение больших течей, так как к моменту испытания гелий может полностью вытечь из корпуса. Поэтому для образцов, подлежащих испытанию, целесообразно вводить гелий после герметизации, но непосредственно перед испытанием. Для этого герметизированные микросхемы выдерживают в течение нескольких суток в бомбе, заполненной гелием до давления 4 атм. Macс-спектрометрический метод целесообразен только для выборочного контроля.
При проверке герметичности вакуум-жидкостным методом микросхемы помещают в емкость с керосином или уайт-спиритом, над которым создается разрежение (10 -15 мм рт. ст.). Вытекающий из корпуса газ (непрерывная струйка пузырьков) позволяет определить не только интенсивность, но и место расположения течи. Чувствительность метода 5-10-3 мкм рт. ст.-л/с. Он является весьма распространенным в производстве для выборочного метода контроля.
Компрессионно-термический метод отличается от предыдущего тем, что испытуемые микросхемы погружают в нагретое масло. При этом давление газа внутри корпуса повышается и чувствительность метода несколько увеличивается (4-10-3 мкм рт. ст.- л/с).
Список использованной литературы
1. Агаларзаде П.С., Петрин А.И., Изидинов С.О. Основы конструирования и технологии обработки поверхности p-n перехода. – Москва: Советское радио, 1978
2. Антонов В.А «Технология производства электровакуумных и полупроводниковых приборов»
3. Арданатская М.В. Герметизация и защита изделий порошковыми полимерными материалами. - Москва: Радио и связь, 1977
4. Брук В.А. «Производство полупроводниковых приборов»
5. Волков В.А. Сборка и герметизация микроэлектронных устройств. - Москва: Радио и связь, 1982
6. Дуболазов В.А., Синекоп Ю.С., Томашпольский Л.В. Технология сборки интегральных микросхем. - Киев: Вища школа, 1987
7. Епифанова Г.И. Герметизация и бескорпусная защита полупроводниковых приборов и радиоэлектронных устройств. - Москва: Советское радио, 1974
8. Коутный Й. «Технология серийного производства транзисторов и полупроводниковых диодов»
9. Курносов А.И. «Основы полупроводниковой микроэлектроники»!
10. Курносов А.И. «Материалы для полупроводниковых приборов и интегральных микросхем»
11. Маслов А.А. «Технология и конструкции полупроводниковых приборов».
12. Назаров Г.В., Гревцев Н.В. Сварка и пайка в микроэлектронике. - Москва: Советское радио, 1969
13. Мокеев О.К. «Химическая обработка и фотолитография в производстве полупроводниковых приборов и микросхем»
14. Нейштадт С.З. «Технология и оборудование производства радиодеталей и компонентов»
15. Парфёнов «Технология микросхем»
16. Попова Г.Е. Использование эпоксидных компаундов для герметизации полупроводниковых приборов и микросхем. - Москва: Энергия, 1985
17. Тареев Б.М, Яманова Л.В., Волков В.А., Ивлиев Н.Н. Герметизация полимерными материалами в радиоэлектронике. - Москва: Энергия, 1974