Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 94
Текст из файла (страница 94)
При высокой температуре свинец сильна улетучивается. Некоторые примеси, например мышьяк, сурьма, повышают летучесть свинца. Химический состав свинца различных марок для полупроводниковой техники согласно ГОСТ 2286! — 77 приведен в табл. !3.9. Сверхчистый свинец изготовляют в виде слитков массой до 5 кг. По соглашению изготовителя с потребителем допускается изготовлять свинец в виде слитков другой массы. Поверхность слитков сверхчистого свинца должна быть без следов оксидов и белого налета. В полупроводниковой технологии свинец в основном используют как составную часть различных припаса (см.
равд. 15). Растворимость свинца а твердом германии достигает 5 10" см '. С кремнием свинец не сплавляется. Недостатком свинца как электродного материала для контактов с полупроиодниками является его низкая теплапроводность и высокий температурный коэффициент линейного расширения. 3 о л о т о. Физические и химические свойства золота приведены в равд. 12. Там же можно найти ГОСТ, устанавливающие марки и сортамент золота, выпускаемого нашей промышленностью. Из золота (тягучего и ковкого металла) можно павучить тончайшую проволоку диаметром 5...10 мкм, которая применяется в производстве интегральных микросхем, и фольгу толщиной до 0,08 мкм.
Такая фольга используется в боламетрах. Золото легко можно паять мягкими припаями, оно хорошо сплавляется с кремнием и германием. В обоих этих материалах оно является рекомбинацнонной примесью, т. е. служит для снижения времени жизни неравновесных носителей заряда. Его часта используют также в качестве основного компоаента для многих электродных сплавов, особенно для кремния, Так, золото с добавкой сурьмы применяют для получения невыпрямляюших контактов к п.кремнию. Тонкие пленки золота, обладающие малым коэффициентам поглощения падающего на них света и высокой проводимсстью, получают методами катодного распыления и термического вакуумного испарения н кокденсации.
Они широко применяютгя в качестве Магериальг для злектрошикх приборов (разя. 13) нейтральных оптических фильтров, электродов (в том числе полупрозрачных) в фоторезисторах и полупроводниковых фотоэлементах, а таиже в качестве токопроводящих коммуникаций и контактных площадок в интегральных микросхемах. На диэлектрические подложки пленки золота обычно наносятся с адгезионным подслоем (чаше всего хрома). В контактах золота с алюминием происходит абразоваиие интерметаллических соединений (АцгА1, АцА1е), обладающих повышенными хрупкостью и удельным сопротивлением.
Поэтому контакты тонких пленок Ац и А! ненадежны. Электродные сплавы для создания р — лпереходов. К электродным сплавам этой группы предъявляют три основных требовании: они должны образовывать рекристаллнзационный слой полупроводникового материала с типом проводимости, противоположным .исходному кристаллу, обеспечивать заданные ззсктрофизические свойства этого слоя и допустимый разброс геометрических параметров создаваемого р — л-перехода.
Все электродные сплавы для р — я-переходов состоят из основы, которая определяет геометрические параметры р — л-перехода, а также активных компонентов, изменяющих электрофизические свойства рекристаллизованного слоя и легирующих добавок, которые создают р — л-переход. Электродные сплавы для германия.
Сплавы для получения р — л-переходов на германии изготовляют, исходя из требования обеспечения максимальной температуры, при которой может работать прибор. Известно, что допустимая температура работы германиевых приборов не превышает 100 'С, поэтому электродные сплавы, вплавляемые в германий, должны иметь температуру плавления не ниже 120 'С, В основу электродных сплавов для германия входят олово, индий и свинец. Наиболее часто в качестве основы используется олово, так как германий корошо в нем растворяется.
Прн одинаковых температурах индий растворяет германий меньше, чем олово. Свинец хорошо растворяет германий при высокой температуре. Таким образам, электродные сплавы на основе олова вплавлякт при температуре 300...450, на основе индия — 450...600 и на основе свннца— 700...750 'С. Для получения требуемой температуры вплавления в качестве основы часто используют сплавы РЬ вЂ” 1п, РЬ вЂ” 5п, РЬ вЂ” (п— 5п. Для улучшения смачивания гермааия и равномерного вплавления в электродные сплавы на основе индия вводят цинк (1...3%), золото (1...3 %) или серебро (0,1...1 %). Акцепторные элементы вводятся в электродный сплав для л-германия. Если ос. нову электродного сплава составляет индий, то он сам является акцепторной примесью с максимальной растворимостью в германии 10ш см '.
При создании коллекторных р — л-переходов на германиевых транзисторах р — я — р-типа используют сплавы 1п — Хя (до 1 % Хп), 1п — Ац (до 3 % Ац) и РЬ вЂ” 1п (20...50 ~/ 1п). В электродные сплавы для эмитшрных переходов вводят также акцепториые элементы, обладающие более высокой растворимостью в твердом германии, например галлий и алюминий. Таким образом, в качестве эмиттерных сплавов применяют 1п — Оа (0,5 % Оа), 1и — Ац — Са (! % 1п; 0,5 % Оа), РЬ вЂ” Ац — Оа (3 % Ац; 1 % Оа), РЬ вЂ” 1п — Оа (30% 1и; ! %э Оа). В качестве донорных элементов для электродных сплавов используют сурьму или мышьяк, которые легко вводятся в основу электродного сплава из олова или свинца.
Наибольшее распространение получили такие электродные сплавы, легированные сурьмой, как РЬ вЂ” 5Ь (1...3 % 55); 5п — РЬ вЂ” 5Ь (2% 5Ь), РЬ вЂ” Аз (до 3% Аз) и 5п — Аз (до 4% Аз). Электродные сплавы для кремния. Кремниевые приборы имеют рабочую температуру до 150 'С. поэтому в качестве основы электродного сплава индий не может быть использован. Для создания р — л-переходов на и-кремнии шнрохо применяется алюминий. Для улучшения электрафизических характеристик р — л-переходов в алюминий вводят акцепторные примеси — бор или галлий. Для создания р — и-переходов на р-кремнии в каче.
стае основы используют золото, олово и сплав золото — серебро. Легируюшими донорными элементами в этом скучае являются фоойср, мышьяк и сурьма. Основа электродных сплавов может быть также из свинца, но с обязательным добавлением никеля (1...3%) и серебра (до 15%). Существует несколько разновидностей таких электродных сплавов: РЬ вЂ” Ая — 5Ь (15% Ац 1% 5Ь), РЬ вЂ” 1п — Ьй (5'айаг 1п, 3% Й!) и др. Электродные сплавы для соединений типа Ан'В". Для этих соединений элементы 11 гр)ппы периодической системы являются акцепторами, а элементы Ч1 группы — донорами. На материалах р-типа электропроволности для образования р — и-переходов применяют сплавы свинца и олова с добавками, теллура и селена, а на материалах л-типа — сплавы цинка и кадмия.
Электродные сплавы для сплавно-диффу- Мятериалы для «олрлроводниковых приборов 15 !з.з) зионных приборов. Онн должны содержать, как это следует из технологического принципа сплавления-диффузии, и донорные, и акцепториые элементы. Зги сплавы имеют наиболее сложные химические составы. Кроме того, они должны в меньшей степени растворять полупроводниковый материал, так как процесс спвавление-диффузия проводится при более высоиих температурах, чем просто сплавление.
Длн германиевых приборов в качестве основы этих сплавов используется, как правило, композиция РЬ вЂ” !и (реже чистый свинец), диффундирующим донорным элементом является сурьма. а акцептором — галлий (сурьма прн 730'С диффундирует в германий в 300 раз быстрее галлии]. Транансторы, изготовленные па сплавнадиффузионной технологии, часто обладают очень высокими коэффициентами усиления по току )),чго не всегда желательно. Для получения оптимальных значений )! искусственно снижают время жизни несюновных носителей заряда путем введения в сплав золота. Одно- Таблица Ы!О. Влектродные сплавы дли омнческих контактов к некоторым распространенным полупроводниковым материалам Тип эле- ктро- про- вод- ности Материал электрода Способ изготовлении коитэктз Полупроводник СЙ5 Хпз баАз 1п, ба '1п 32 ийдй+!3 У 5 Напыление в вакууме, вплавление Нагрев до 600 С Нагрев в атмосфере водорода при 690...700'С.
Электролитическое осаждение Вплавление в атмосфере водорода или в вакууме при 450 'С Вплавление прн !500'С в атмосфере аргона Вплавление при !900 'С в аргоне Вплавление при !500...2000 'С в аргоне 6 Я1п+Хп баАз 5!С Наплавление. Напыление в вакууме Вплавление при 250...300 'С Вварнвание искровым разрядом Припаивание, сплавление Напыление и вакууме Пайка с флюсом л Р Р Р) Напыление в вакууме Пайка Пайка Пайка Вваривание искровым разрядом Напыление в вакууме Напыление в вакууме и припаиванне проволоки сплавом Сд+ В! Р л Р Р Р и, р Сдз! 1пр '1пр !п5Ь ЬпзЬ '1пАз 1пАз Тезе РЬзе РЬТе РЬТе баР Сга зе РЬ5 5!+Р, 5(+Аз Ац+Та, % А!+53 Ац+А! Ац+Мо.
Та+до ба, Та, Ая 1п Р! (проволочка) 1п, 5п, 1п + Еп Ад 5п (припой) Ац В!+ 5п В!+ 5п Р! Р! Аа Ац временно золото — один иэ лучших элементов для повышения смачиваемосгн. С этой же целью часто добавляют в сплав и висмут. Если сплав не содержит индия, то для повышении пластичности вводят серебро, связывающее галлий. Таким образом, в настоящее время номенклатура этих сплавов довольно широка, особенно за счет вариаций содержания золота, что делается с целью получения групп приборов с разными значениями 3. Дхя кремниевых приборов в качестве диффундирующих примесей чаще всего используются акцепторные примеси — сурьма, галлий и алюминий, а в качестве донорнай— мышьик или фосфор. Достаточно распространенным является сплав 5п — Аз — ба (1,5 )го Аз; 0,5% ба).
Эаекгродные сплавы для омичесиик контактов. Требования к электродным сплавам для амических контактов определяются требованиями к электрическим свойствам самих «он- тактов, которые можно сформулировать следующим образом: Таблица 13.П. Онавы иа основе свинца Садержвкие неоаиавных компонентов, % Наименование Облаетв применения Темпераур, гС Выдержка, мин Вид плавки Открытая 350 10 РЬ вЂ” 1п БЬ 2,7...3,3 БЬ 4,5...5,5 25 РЬ вЂ” БЬ РЬ вЂ” Ай АБ 13,5...16,5 Аз 0,5...1,1 Аз 2,7...3,3 Электроды на р-Ое 25...30 РЬ-Бп-БЬ РЬ вЂ” АБ — БЬ 30 Змиттеры на л-Ое Ая 2,7...З,З Оа 0,9...1,1 РЬ-АВ-Оа Бп 9...11 5п 13,5...16,5 Бп 64...68 1п 9...11 1п 18...22 1п 48..52 Бп 30...32 БЬ 4,5...5,5 Бп 38...40 5Ь 1,8...2,2 АБ 13,5...16,5 БЬ 0,9...1,1 Припой и омнческис контактнг иа л-Ое Припой и омнческис контакты на р-Ое Припой и омические контакты на л-Ое и и-51; электродыоды на р-Ое Припои и омические контакты аа р-Б! Омические контакты на и-Ое и л-Б! Омические контакты иа л-Б! Технология изгатоялени» В запаянных кварцевых ампулах Открытая В запаянных кварцевых ампулах 800 Ап 2,7...3,3 Оа 0,9...1,1 РЬ вЂ” Ап-Оа !и 4...б Х! 2,4...3,б РЬ вЂ” Ра — Х! Хг 2,4...3,б ВЬ 0,8...2,2 30 РЬ вЂ” Х1-БЬ В! 9,0...11,0 Х! 2„4...3,б БЬ 1,8...2.2 Вг 13,5...1б,5 Бп 9...10 ЯЬ 4,5...5,5 !и 33...39 Вг б...8 ЗЬ 0,9...1,1 Са 0,4...0,6 В запаянных кварцевых ампулах Ай 2...3 ЗЬ 0,8, 1„2 Ап 2,7...3,3 Оа 0,8...1,2 1п 45...55 В! б,3..7,7 ЯЬ 4,2...5,5 Ап 0,7...3,3 Оа 0,27...0,30 РЬ вЂ” Вг — Хг — БЬ РЬ вЂ” В!-Яп — БЬ РЬ вЂ” !и — В! — БЬ вЂ” Оа РЬ А8 — Ап — КЬ вЂ” Оа РЬ вЂ” ! — В! — ВЬ вЂ” А — Оа Эмиттеры на и-Ое Припои и омические контакты к р-8! Припои и омические контакты к а-8! Омические контакты на л-Се Эмиттерный сплав для германиевых сила вно-диффузионных приборов Инцукционный нагрев в кварцевой ампуле 2 о, о о 6 о 'ь Оолеравнне неоснонных компонентов, % Наименование Область применения Температура, 'О Выдержка, мин Внл плавки б50 10...15 л-Ое и л-81 1п 28...32 1п 48...52 250 Яп — 1п 330 10 ъ о Прин оп Бп — В1 280 В! 0,4...0,б Открытая Яп — АВ А8 9...10 15 Эмиттеры иа р-Я Кп — Р Р 0,18...0,22 25 Зп — Аз — Оя ЯЬ 0,9...1,! 8Ь 1,8...2,2 ЯЬ 4,5...5,5 8Ь 9...П Аз 2,3...3,5 Оа 1,5...2,5 Аз 1,25...1,75 Оа 0,35...0,7 Таблица 13.12.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
