Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 19

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 19)

Однако необходимо иметь в виду, что при применении балочных выводов усложняется технологический процесс разделения полупроводниковых пластин на отдельные кристаллы. В других вариантах конструкций балочных выводов используются системы металлизации Р15! — Т! — Р1 или А! — Т( — Мо — Ац. Контакт, адгезионный и буферный слои наносят методом тонкопленочной технологии, а платиновые или золотые балки наращивают из растворов электролитов. Паучковые выводы получили такое название благодаря внешнему сходству кристалла микросхемы с прикрепленными к нему выводами с представителями отряда паукообразных (рис. 2.52).

Они формируются из ~онкой (25, 75 мкм) медной, коваровой или алюминиевой фольги с золотым или никелевым покрытием механическим способом (вырубка штампом) или химическим локальным травлением с использованием фотолитографии. Число и расположение выводов соответствуег числу и расположению контактных площадок микросхемы, с которыми они будут соединены.

До и в процессе присоединения системы паучковых вЬ)водов с контактными площадками выводы составляют единое целое с металлической рамкой или лентой, в которой они сформированы. После одновременного группового присоединения всех выводов ко всем контактным площадкам можно вслед за герметизацией кристалла обрубить лишние части рамки. Проверка параметров микросхемы и качества соединений путем электрических измерений в этой конструкции возможны только после вырубки выводов. При использовании непрерывной металлической ленты возможна вытяжка тонкой фолыи, механические повреждения и перегибы паучковых выводов.

Для увеличения их механической прочности, удобства тестирования и сборки применяют конструкции с использованием гибкого носителя (рис. 2.53) Гибким диэлектрическим носителем служат ленты из полиимида, лавсана, полиэфира толщиной 40. !20 мкм с перфорацией для осуществления автоматической подачи кадров этой ленты при формировании рисунка паучковых 8) 7 2 л Рис. 2.53. Ленты-носители кристаллов с паучковыми выводами: о — гибкая лента со сформкрованнммн не фольги вмволами, б — лента носитель с установленными «рнс лами ВИС и прнсоелниеенмми амваламн, в — конструкция ленты носителя; ! — столбиковмб вывел.

У в науоковый алюминиевый нли мелина вывод, а в полинмилная пленка.н тель; 4 в кристалл; б- кантангпан плошаака влв контроли параметров микроскемм; б — ыерфорацвон отверстие, г — лашитн й компвунл выводов в нанесенной на гибкую ленту-носитель медной или алюм ниевой фольге. Чаше других используются конструкции паучков выводов, сформированные на основе полиимидной пленки толшин 40...50 мкм с накатанной на пленку медной фольгой толщиной 35 мкм.

Для закрепления фольги на пленке перед накаткой на ленту наносят специальные клен или адгезивы, Формирование паучковых выводов осуществляется после фотолитографии травлением медной фольги. Помимо перфорированных отверстий в полиимидной пленке локал но протравливают сквозные отверстия, над которыми нависают вие ние концы паучковых выводов и через которые осуществляется пр соединение паучковых выводов микросхемы к коммутационной плат при сборке аппаратуры.

Для контроля параметров микросхемы на концах выводов предусматриваются контактные плошадки. Присоединение паучковых выводов к кристаллу ИС приходится проводить с использованием промежуточных жестких шариковых и столбиковых выводов (рис. 2.51, б) из-за невозможности присоед пения плоского вывода к контактной плошадке через окно в слое з шитного диэлектрика.

Перспективна конструкция паучковых выв дов, на внутренних, обрашенных к кристаллу, концах которых имеются обтравленные ныступы толшиной около 30 мкм, благодаря которым отпадает необходимость в формировании жестких выводов (рис. 2.54). Кроме того, на внешних концах паучковых выводов можно сформировать утолшение, доводяшее толщину паучкового вывода до 60...70 мкм, повышаю- Рнс. 2.54. Паучковые выводы с конщее его жесткость, тактнымн выступами Обычно внешние выводы микросхемы присоединяются к контактным площадкам, расположенным на рабочей поверхности кристалла там, где сформированы все ее элементы. Это неудобно, так как, вопервых, контактные площадки занимают большую площадь кристалла (что видно из рис.

2.43 и рис. 2.44), во-вторых, операция присоединения внешних выводов часто отрицательно сказывается на параметрах и надежности микросхем, в-третьих, монтаж и сборка бескорпусных микросхем на коммутационных платах при таком одностороннем расположении контактных площадок часто затруднены. Было бы желательно для формирования контактных площадок использовать нерабочую сторону кристалла и найти способ создания электрического соединения с ними элементов микросхемы через его толщу. Предложено несколько вариантов создания проводящих каналов через кристалл.

Метод термомиграции. Каналы создаются проплавлением алюминия через кремниевую пластину под действием градиента температуры. Если локально нанести островки алюминия на рабочую сторону кремниевой пластины, нагреть пластину до температуры выше 577 'С, создать в ней градиент температуры, так чтобы на нерабочей стороне была более высокая температура, чем на рабочей, то на поверхности в месте контакта алюминия с кремнием образуется зона жидкого эвтектического сплава (рис. 2.42), которая будет перемешаться в направлении более горячей стороны пластины.

Процесс термоградиентной зонной миграции (ТГЗМ) происходит за счет растворения атомов кремния на горячей стороне расплавленной зоны, диффузионного переноса их через эту зону и осаждения на холодной стороне зоны, В результате ТГЗМ в кремнии и-типа образуются каналы р-типа с выходами на нерабочую сторону подложки. Скорость ТГЗМ при 1100'С и градиенте температуры 50 'С/см составляет 3 мкм/мии, т. е.

формирование сквозного проводяшего канала завершится в течение нескольких десятков минут. При ТГЗМ происходит увеличение поперечного размера проводя- шего канала, но незначительное, составляющее 3...5 мкм при тол- Рис. 2.55. Сквозные проводящие ка палы в кристаллах полупроводниковых Ы)С, сформированные методом термомиграпии алюминия в кремниевой подложке и-типа )а), методом прожигания Отверстий лазерным лучом с последующим заполнением металлом в сапфировой (б) н кремниевой (в) подложках а) б) 5) шине пластин 200...400 мкм. Концентрация примеси в канале приблизительно соответствует растворимости алюминия в кремнии прп эвтектической температуре, что соответствует удельному сопротивлению р=0,005 Ом см. Создание проводящих каналов целесообразно проводить до начала формирования элементов в полупроводниковой микросхеме.

Градиент температуры в пластине обычно создают путем ее одностороннего нагрева. Термомиграцию проводят при 1100...1300'С с градиентом температуры по толщине пластины 50...150'С)см. Для получения каналов а-типа в кремнии р-типа в качестве легируюизего и создающего движущуюся жидкую зону материала можно использовать сплав олово — сурьма. Методы лазерного прожигания отверстии. Лучом лазера можно прожигать сквозные отверстия в кремниевых и сапфировых подложках к) 200 мкм, они легко могут быть заполнены жидким проводящим материалом за счет капиллярного эффекта. В кремниевых подложках перед заполнением отверстий проводящим материалом их стенки легпруют подходящей примесью, с тем чтобы изолировать проводящие каналы от подложки с помощью р-и перехода (рис, 2,55).

,в Создание сквозных проводящих каналов, соединяющих рабочую и обратную стороны кристалла, позволяет осуществить их сборку в этажерочную конструкцию. Благодаря этому можно перейти к старой идее создания микроэлектронной аппаратуры в виде этажерочных микромодулей (см. гл. 1), но на новом уровне, когда каждый этаж будет содержать не один или несколько электрорадиоэлементов, а уже целое устройство в виде БИС илн СБИС. 2.11. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ МИКРОСХЕМ Фигуры совмещения необходимы для точного выполнения операции совмегцения рисунка фотошаблона при фотолитографии с рисунком ранее созданных слоев.

Их число на единицу меньше количества ) операций фотолитографии, использованных при изготовлении микросхемы. Фигуры совмещения могут иметь форму треугольника, квадрата, креста (рис. 2.5Г>) и т. д. Ключ — это какая-либо конструктивная особенность первой; контактной площадки или других элементов микросхемы, расположенных вблизи первой контактной площадки, позволяющая без тру- 84 рнс 2.56 Фрагмент топологии микро- схемы с фигурами совмещения а распознать ее н отличить от других.

Это необходимо для правильной ориентации кристалла при размещении его в корпусе микросхемы и в процессе присоединения выводов, На рис. 2 43 ключом является специфичная геометрия первой контактной площадки с двумя токорастекателями, а на рис. 2,44 ключом является крестообразная отметка (часть фигуры совмещения). Тестовые элементы — резисторы, диоды, транзисторы — могут быть включены в состав микросхемы для контроля результатов технологических операций по электрофизическим характеристикам отдельных слоев транзисторных структур или для контроля результатов всего технологического маршрута по данным о полученных параметрах тестовых элементов. Например, о результатах операции базовой диффузии можно судить по сопротивлению тестового резистора, а результаты технологического процесса в целом дают измерения параметров тестового транзистора (рис.

1.17, б, рис. 24). В последнем случае с помощью зондов путем задания набора тестовых сигналов можно получить информацию о таких рабочих характеристиках транзистора, как напряжение пробоя р-п переходов, коэффициенте усиления, токах утечки и т, д. Как правило, дополнительно в центре каждой кремниевой пластины и еще в четырех точках располагаются специально разработанные тестовые структуры (рис. 2.57). Они являются, по существу, спутниками, свидетелями и позволяют проводить межоперационный тестовый контроль и контроль микросхем на пластине, не разделенной еще на кристаллы. Измерения параметров элементов и электрофизических, оптических и других характеристик отдельных полупроводниковых или пленочных структур дают информацию о поверхностном сопротивлении, контактном сопротивлении между слоем металла и полупроводника, толщине окисной пленки и т.

д. Тестовые структуры позволяют использовать многопозиционное контрольно-измерительное оборудование с многозондовыми головками и получить данные о свойствах и параметрах рабочих элементов и структур на пластине. Статистические методы обработки результатов позволяют по данным тестового контроля составлять обьективную оценку технологических операций и маршрутов, прогнозировать процент выхода годных микросхем и т. д.

Характеристики

Список файлов книги