Файл: Методы стабилизации параметров полупроводниковых приборов [сборник статей]..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.10.2024
Просмотров: 27
Скачиваний: 0
Т а б л и ц а 2
Сравнение электропараметров кристаллов в опытной и контрольной партиях
Выход годных (%) |
по | |
|
Вольтамперные характеристики |
|
|||||
1кб. |
|
1цэ- |
|
опытные |
|
|
контрольные |
||
опытных |
конт рольных |
опытных |
конт рольных |
кол-во пластин |
К О Л - В О крис таллов |
% вы хода |
кол-во пластин |
кол-во крис таллов |
% вы- 1 хода |
|
|
|
|
: |
|
|
|
|
|
97 |
96 |
97 |
93 |
9 |
1256 |
50,5 |
10 |
1265 |
49,5 |
98 |
95. |
94 |
94 |
10 |
1302 |
51,9 |
9,5 |
1188 |
47 |
100 |
100 |
99 |
97 |
14 |
1865 |
50 |
14,2 |
1400 |
35 |
97 |
90 |
100 |
100 |
12 |
1472 |
43 |
14 |
1085 |
29 |
99 |
99 |
100 |
100 |
10 |
1175 |
40 |
17 |
1660 |
28 |
98 |
97,1 |
94 |
92 |
12 |
1670 |
52 |
16 |
2495 |
58 |
100 |
100 |
98 |
94 |
13 |
1730 |
50 |
14 |
1840 |
50 |
90 |
90,5 |
95 |
94,5 |
И |
1580 |
54 |
9 |
1200 |
53 |
100 |
100 |
92 |
92 |
9 |
1320 |
51 |
14 |
1340 |
49,5 |
98 |
90 |
91 |
89 |
12 |
1505 |
43,5 |
13 |
1430 |
42 |
97,7 |
95,7 |
96 |
94,5 |
|
' |
48,6 |
|
|
44.1 |
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 3 |
|
|
Выход годных |
кристаллов после проверки |
|
|||
|
|
статистических параметров |
|
|
||
Опытная партия |
|
Контрольная партия |
||||
Кол-во |
Кол-во |
|
|
Кол-во |
Кол-во |
О' |
годных |
брако |
‘ % |
годных |
брако |
/0 |
|
выхода |
||||||
кристаллов |
ванных |
выхода |
кристаллов |
ванных |
|
|
|
кристал. |
|
|
|
кристал. |
|
294 |
78 |
79 |
|
271 |
72 |
79 |
308 |
34 |
90 |
|
227 |
35 |
85 |
384 |
16 |
89 |
|
304 |
77 |
80 |
292 |
57 |
81 |
• |
281 |
63 |
84 |
ЗГО |
64 |
79,9 |
365 |
95 |
80 |
|
205 |
37 |
84 |
|
184 |
34 |
82,1 |
188 |
28 |
87 |
168 |
96 |
57 |
|
308 |
58 |
84 |
|
173 |
И |
75,4 |
|
|
Ср. |
82,5 |
|
|
Ср. 77,8 |
60
Для контроля степени чистоты пластин обе партии после обработки просматривались под микроскопом МИМ-7. Пла стины опытной партии имеют меньшее количество точек в темном поле (3—5), в контрольных — 7—10.
ВЫВОДЫ
1. Исследована возможность замены процесса обработки пластин кремния несколькими растворителями (при различ ных условиях) промывкой в N-метилпирролидоне.
2. Предлагаемая технология отмывки позволяет повысить выход годных кристаллов в среднем на 2—4%.
ЛИТЕРАТУРА
1. Юк е л ь с о н И. И. Технология основного органического синтеза.
М, «Химия», 1968.
>
НОВАЯ КОНСТРУКЦИЯ БАЗОВОГО ВЫВОДА ДЛЯ СПЛАВНЫХ КРЕМНИЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
Н. М. ВАСИЛЕНКО, Е. В. ЧЕРНЫХ, А. В. СКУТНЕВ, Л. А. ПЕВГОВА
Кремниевые сплавные р—п—р-мощныс транзисторы, раз работанные более 10 лет назад, используются как в устройст вах широкого применения, так и в специальной радиотехни ческой и электронной аппаратуре.
Сочетание высоких пробивных . напряжений коллектор — база, коллектор — эмиттер и особенно эмиттер— база (60110 в), большой теплоустойчивости (до 150°С), сравнительно невысоких уровней обратных токов, большой отдаваемой мощности (10 вт) проще всего реализуется именно в крем ниевых сплавных транзисторах [1].
Это обуславливает постоянно высокий и растущий спрос на указанные изделия и необходимость расширения их про изводства. Однако, несмотря на давность производства, про цент выхода кремниевых сплавных мощных транзисторов остается сравнительно низким (в 1,5—2 раза ниже, чем у ана логичных германиевых транзисторов), хотя технология их из готовления непрерывно совершенствовалась. Это вызвано ор ганическим недостатком конструкции базового вывода, де лающим конструкцию транзистора в целом крайне нетехно логичной и сильно затрудняющей обработку и защиту поверх ности переходов.
На .рисунке приведена конструкция блока арматуры, полу чающейся после сплавления в вакууме.
В процессе сплавления к кремниевому кристаллу одновре менно с приплавлением электродов эмиттера и коллектора припаивается базовое при.пойное кольцо, состоящее из 4-ком- понентного сплава (никель + свинец-Ь серебро + сурьма), припайка базового вывода к кольцу производится уже после травления, защиты блока арматуры лаком КО-85, напайки
62
на ножку. Изготовленный из многожильного медного прово да облуженный базовый вывод припаивается к кольцу с по мощью флюса — стеариновой кислоты. Базовое кольцо в ме сте пайки зачищается от окисной пленки, получающейся при травлении переходов в смеси азотной и плавиковой кислот, вручную, с помощью, надфиля.
з
Рисунок. Блок арматуры: 1 — танталовая эмит-
терная накладка; 2, 5 — эмиттерный и коллек торный алюминиевые - электроды; .3 — базовое кольцо; 4 — кристалл кремния п-типа; 6 — мо
либденовая |
коллекторная |
накладка; 7 |
— прн- |
.пойная прокладка; 8 — |
эмнттерный |
переход: |
|
9 |
— коллекторный переход |
|
Пайка базового вывода к траверсам ножки осуществляет-, ся вручную паяльником с применением припоя ПОС-61, в ка честве флюса используют раствор, содержащий хлористый цинк и хлористый аммоний.
Отмывка ножки, собранной от остатков стеариновой кис лоты, производится в трихлорэтилене с помощью ультразву ка, далее арматуры проходят сушку в вакуумном шкафу при температуре 160±5°С и давлении 10-1 мм рт. ст. в течение 16—20 час для испарения остатков стеариновой кислоты и удаления ее с переходов.
Наиболее существенными недостатками описанной техно логии являются следующие:
1.Трудоемкий ручной процесс приготовления многожиль ной медной проволоки.
2.Крайне непроизводительный процесс механической за чистки базового кольца и метод пайки выводов паяльником.
3.Используемые при пайке флюсы требуют тщательной отмывки и сушки арматуры и все же, несмотря ца это, ча стично остаются на поверхности переходов и ухудшают элек-
63
трические параметры приборов. Невоспроизводимость техно логического процесса очистки переходов от стеариновой кис лоты приводит к большим разбросам уровней обратных то ков, особенно при замере последних при повышенной темпе ратуре, снижению стабильности электропараметров.
4.В процессе ультразвуковой промывки ножки, собранной
втрихлорэтилене одновременно с растворением флюса (стеа риновой кислоты), происходит частичное растворение защит ного покрытия переходов (кремнийорганической пленки), что также приводит к ухудшению электрических параметров при боров.
5.Применяемый для защиты переходов лак КО-85 обла дает низкой стойкостью к термическим циклам, весьма невос производим по свойствам от партии к партии, что ведет к ко лебаниям процента выхода годных приборов. Применение-
именно этого лака обусловлено только более высокой по сравнению с другими видами покрытий стойкостью к органи ческим растворителям (трихлорэтилену) и связано с необхо димостью отмывки блоков арматур от флюса.
Описанные недостатки можно было бы исключить, если бы удалось провести приплавление базового вывода одновремен но с созданием р—п-переходов. Сложность решения этого во проса связана с поисками подходящего материала для базо вого вывода. Указанный материал должен сочетать в себе следующие свойства:
1)стойкость к травителю р—п-переходов (СР-смеси);
2)хорошую смачиваемость -свинцово-оловянными при поями, но слабо ими растворяться при получении переходов;
3)хорошими электро- и теплопроводящими свойствами;
4)иметь температуру плавления выше температуры, прй
которой получаются переходы; 5) легко вариться контактной сваркой к траверсе.
Медь, применяемая для базового вывода, не выдерживает травильной смеси. Опробовался никель, который, казалось бы. удовлетворяет перечисленным требованиям. Однако он силь но растворялся 4-компонентным базовым сплавом, содержа щим в своем составе кремний, который при температуре по рядка 690—730°С значительно ускоряет процесс растворения никеля. Вследствие этого ухудшались вольтамперные харак теристики переходов и снижалась механическая прочность никелевого базового вывода до недопустимых пределов. По пытки устранить эти недостатки путем подбора новых спла вов для базового кольца успеха не имели, так как они плохо
64 .
смачивали кристалл кремния или растворялись при травле нии переходов.
Наиболее подходящим материалом для базового вывода оказался титан. Свойства его приведены в таблице.
Таблица
Физико-механические свойа ва титана
Плотность, |
<U |
Нч |
|
г/см3 |
Йим |
<Vtg ° |
|
|
О , 03 w |
|
i с к |
|
О Л S |
|
Н Онк |
U
•о
н. 8 к « —
sgs' B |
|
a) >,(J |
||
g a s-i. |
|
CQCl0 |
||
*8" с |
|
|
||
t s |
|
|
5Я 1) С |
I |
о |
CD X |
Оh S |
| |
|
|
О-а Я к шо |
|||
& t у |
U ч a s ь«м |
О си О Г |
5 « : |
WНa s |
|
5й НО |
i t - |
. a o а ^ |
|
С К СО. ^ |
о |
4507±0,005 |
1668±5° |
0,0364 |
8,09 |
42,0 |
2 5 - 30 |
Титан обладает высокой коррозионной стойкостью во мно гих растворах солей и кислот. При нагревании на воздухе он заметно окисляется, начиная с температуры 600°С [2].
Физико-механические свойства титана позволяют изготов лять выводы методом штамповки и получать при этом вос производимую конфигурацию.
Все указанные достоинства титанового вывода позволяют производить его припайку непосредственно в процессе вплавления кассетным методом. При этом существенно упрощаются маршрут изготовления транзистора и ряд технологических операций. Так, исключается ручная припайка базового выво да к кристаллу. Припайка базового вывода к траверсе за меняется на значительно более технологичную приварку, ко торая совмещается с приваркой эмиттерного вывода. Отпа дает необходимость в применении флюсов, в том числе стеа риновой кислоты, а следовательно, и в отмывке в трихлор этилене с последующей длительной вакуумной сушкой. Трудо емкое изготовление базового вывода из многожильного облуженного медного провода заменяется штамповкой из титано
вой ленты.
Очень важным преимуществом нового процесса является возможность замены лака КО-85 на другое покрытие, обла дающее лучшими электрофизическими свойствами.
5. Заказ 12029. |
65 |
Все это позволяет увеличить процент выхода приборов на 10—12, снизить трудоемкость изготовления транзисторов на 20—25% и существенно, повысить их качество.
ВЫВ ОД ы
1. Предложена конструкция базового вывода, изготовлен ного из титана, позволяющая значительно упростить техно логический процесс изготовления кремниевого сплавного транзистора.
2. Предложенная конструкция позволяет заменить приме няемый для защиты переходов лак КО-85 на другое защит ное покрытие, обладающее лучшими электрофизическими свойствами.
|
|
Л И Т Е Р А Т У Р А |
|
1. З е л и к м а н |
Г. А., М а зел ь Е. 3., П р е с с Ф |
П., Ф р а н к С. В. |
|
Полупроводниковые |
кремниевые диоды и триоды. |
М.— Л., «Энергия», |
|
1964. |
Б. К. Термическая обработка титановых сплавов. М., |
||
2. В у л ь ф |
|||
«Металлургия», |
1969. |
|
ОПТИМАЛЬНЫЙ РЕЖИМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТРЕНИРОВКИ КРЕМНИЕВЫХ СПЛАВНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ
Е. В. ЧЕРНЫХ, Л. А. ПЕВГОВА.
Г. Г. АФАНАСЬЕВ, Н. М. ВАСИЛЕНКО, В. В. К О Л М А К О В
Одним из условий повышения надежности выпускаемых транзисторов является правильный выбор режимов электро тренировки, в процессе проведения которой выявляются и от браковываются потенциально ненадежные приборы. Техноло гическая злектротренировка целесообразна в том случае, ког да интенсивность отказов данного типа транзисторов в на чальные часы работы под электрической нагрузкой выше, чем в последующие, т. е. когда есть «участок приработки». По вышенная интенсивность отказов на «участке приработки» вызывается отказами транзисторов, которые имеют скрытый технологический дефект и должны быть отбракованы в про цессе изготовления.
Целью данной работы был подбор оптимального режима электротренировки транзисторов и сравнение его с сущест вующим. Для этого приборы одной партии разделялись на части методом случайного отбора и тренировались в различ ных режимах, затем проверялись их электропараметры при комнатной температуре. По существующей технологии годные транзисторы загружались на 12-часовую электротренировку при мощности рассеивания на коллекторе 13,5 вт.
Построена графическая зависимость отказов приборов от мощности рассеивания (см. рисунок). Анализируя полученные данные, можно увидеть, что максимальный процент отбра
ковки потенциально |
ненадежных приборов |
происходит при |
|
мощности рассеивания Р4 = 21, Р5 = 22, Рб = |
25 и Р7 = |
27 вг |
|
(см. рисунок, кривая |
1). Увеличение процента отхода |
тран- |
5* |
67 |