Сборка и монтаж имс

После того как сформированы все слои и рисунки ИМС на пластине, каждая ИМС проходит контроль на соответствие заданным электрическим пара­метрам при помощи автоматических зондовых установок. Бракованные ИМС маркируются магнитной краской, что позволяет их легко удалять из партии после разделения пластины на отдельные кристаллы ИМС. Процесс разделения сформированных на пластине ИМС на отдельные кристаллы осуществляется резкой пластины. При автоматизированном методе монтажа внутренние выводы кристалла присоединяются к рамке с внешними выводами методом пайки. Для автоматизации процесса сборки используются специальные, перфори­рованные ленты-носители кристалла. После установки на выводную рамку кристаллу и его припайки к внешним выводам осуществляется герметизация кристалла.

Более простым методом присоединения внутренних выводов кристалла к внешним выводам корпуса является монтаж при помощи тонкой золотой про­волоки, которая соединяет выводы кристалла и корпуса. Проволока может как припаиваться, так и привариваться к контактным площадкам.

Типы и основные характеристики подложек

Подложкой (пластиной) ИМС называют ее несущую часть, на (в) которой формируются слои, элементы и компоненты ИМС. Подложка выполняет как конструктивно-технологические, так и электрические функции, являясь обычно изолятором между элемен­тами ИМС.

Реальная поверхность подложки, на (в) которой создаются элементы ИМС, неидеальна. Она имеет большое число всевозмож­ных нарушений в виде микроскопического размера царапин, ско­лов, впадин, бугорков и других дефектов. Естественно, что эти дефекты сильно влияют на механизм процессов зарождения и роста слоев, растворения (травления), протекающих на таких поверхностях. При получении эпитаксиальных, диффузионных и тонких поликристаллических слоев наличие дефектов сказывается отрицательно на большинстве важнейших физико-технологических свойств пленок. В то же время при формировании толстых пленок из композиционных паст определенная степень шероховатости поверхностей подложек необходима для стимулирования адгезии к ним этих пленок. Поэтому при создании различных типов ИМС используются разные ТП обработки подложек. Однако независимо от материала и технологии обработки подложек необходимо стре­миться к тому, чтобы их поверхности были однородными,

т.е. степень шероховатости, глубина нарушенного слоя, конфигурация поверхностных неровностей и другие дефекты не имели больших отклонений от средних величин.

Подложка — один из важнейших конструктивных элементов ИМС. Проходя весь ТП, она подвергается сложным механиче­ским, термическим, физическим и химическим воздействиям. Эти воздействия в разной степени сказываются на свойствах функ­циональных элементов ИМС, сформированных на подложках.

Наиболее жесткие требования к подложкам предъявляет технология полупроводниковых ИМС. Поверхность монокристал­лических подложек должна быть особо чистой и гладкой, иметь совершенную структуру (плотность дефектов не более 10² см~²) и строго заданные электрофизические параметры с минимальным разбросом. При изготовлении тонко- и толстопленочных ИМС при­меняются соответственно ситалловые и керамические подложки, которые, как правило, проходят только химическую очистку.

Если подложки формируются непосредственно в процессе из­готовления ИМС, то технология их получения должна обеспечить заданные значения электрофизических параметров: коэффициента термического расширения (KTP), прочности на изгиб (стрелу прогиба), теплопроводности и др.

По технологическому признаку подложки для полупроводнико­вых ИМС можно разделить на две большие группы. К первой относятся те, которые участвуют в ТП на первых стадиях изго­товления ИМС. Они играют роль не только несущих конструкций, но и исходных поверхностей для диффузии или осаждения эпитаксиального слоя в технологических операциях производства ИМС. На конечных стадиях изготовления ИМС материал таких подложек целиком или частично удаляется, а полученная на них рабочая часть структуры ИМС переносится на другие подложки, которые уже являются не только несущими конструкциями, но и выполняют функциональную роль, обеспечивая электрическую изоляцию между элементами и компонентами ИМС. Данная функциональная роль сохраняется как в последующих операциях производства, так и при эксплуатации ИМС. Типичный предста­витель первой группы — кремниевые подложки полупроводниковых ИМС.

Kо второй группе относятся подложки, играющие роль несу­щих конструкций и выполняющие электронные функции ох начала и до конца ТП, сохраняя их и при эксплуатации ИМС. Предста­вителями второй группы являются: подложки на полупроводни­ковых кремния, арсенида галлия и другие, осуществляющие электрическую изоляцию обратносмещенным р—n-переходом; полу­проводниковые подложки для МОП-ИМС.

Проблема качественной подготовки поверхности подложек в производстве полупроводниковых ИМС крайне важна для всех классов изделий. Параметрами качества обработки подложек вы­бирают следующие характеристики: толщину оксидов на поверх­ности обработанных подложек; микронеровности рельефа поверх­ности; микронапряженность поверхностного слоя; плотность дис­локаций в приповерхностном слое; степень физической и химической загрязненности поверхности; структурное совершен­ство эпитаксиальных слоев, выращенных на подложке; плотность поверхностных состояний на границе раздела Si—Si0₂.

Технологические факторы, влияющие на параметры качества пластин, чрезвычайно разнообразны, и степень этого влияния с различных позиций изучалась многими исследователями. Слож­ность проблемы усугубляется тем, что химико-механическая обработка пластин осуществляется на са­мых различных стадиях технологии ИМС. Поэтому дефекты, возникающие при этой обработке, могут появляться и проявлять­ся на различных этапах производства ИМС. Но, очевидно, суще­ствуют какие-то общие закономерности формирования качествен­ной поверхности кремниевых пластин, которые связывают техно­логические факторы и зависящие от них параметры качества пластин. Была выявлена технологическая наследственность появ­ления дефектов в структурах, созданных на подложках, прошед­ших различные (механическую, химико-механическую и термиче­скую).

В большинстве типовых ТП изготовления ИМС подложки по­ступают в производство как исходные материалы. Тогда процессы их очистки и до нужного качества могут рассматри­ваться как подготовительные операции перед основными процес­сами создания элементов ИМС.

Высокое совершенство структуры монокристаллических под­ложек необходимо для любого их применения, так как концентра­ция дефектов структуры непосредственно влияет на выход годных ИМС.