книги из ГПНТБ / Методы стабилизации параметров полупроводниковых приборов [сборник статей]

Т а б л и ц а 2

Сравнение электропараметров кристаллов в опытной и контрольной партиях

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

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

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.

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