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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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