179548. lajstromszámú szabadalom • Elájárás félvezető eszközök szerelési technológiájának javítására
ennek a felületet védő rétegek csak korlátozott mértékben tudnak ellenállni. Egyik jellegzetes példa erre a színüveg szubminiatűr tokozás, ahol az üveggyöngy felületéről a lágyulási pont környékén felszabaduló vízgőz' a magas beolvasztási hőmérsékleten fejti ki hatását és így elhárítása különcsen nehéz elem-passziválási problémákat okoz. Hasonló a helyzet a műanyagtokozású eszközöknél is, ahol a fröccssajtolás műveleténél, magas hőfokon szabadul fel jelentős mennyiségű kondenzációs vízgőz a fröccsanyagban lejátszódó szerkezeti változások következtében. Ennek hatásától kell a félvezető elemet a passzívái ó bevonatokkal megvédeni. A fémházas eszközöknél a viszonylag nagy fémfeíüleieken abszorbeált víz okoz problémát, mely a tokba bezárt semleges atmoszférával fokozatosan jut egyensúlyba az eszköz hőkezelése illetve működése során, és jelentősen megnövelheti a mikroklíma relatív nedvességét, és ezzel az aktív elem felületét érő és azon adszorbeálódó víz mennyiségét is. Kimutatott tény, hogy a fémházas eszközök bezárt légtere különböző mennyiségű hidrogént is tartalmaz. Ez részben a szerelési atmoszférából származik, részben a hőkezelések során diffundál a tokba. Ez a hidrogén reagálva a fémek felületén mindigjelenlevő oxidokkal ugyancsak vizet eredményez, rontva az eszközök hosszútávú stabilitását. A szerelési rendszerekben és technológiákban egyes vízszennyezést okozó tényezők kiküszöbölhetetlenek, mások többé-kevésbé korlátozhatók a szerelési alkatrészek kezelésének szigorú rendjével és a szerelési atmoszféra szabályozásával. Ezek a módszerek még igen nagy járulékos költségek mellett is csak véges hatékonyságúak, és ezért általában a különböző passzíváló rétegekkel és getteranyagokkal együtt kerülnek alkalmazásra. A találmány szerinti eljárásnál a félvezető eszközök aktív elemeinek, szerelvény alkatrészeinek vagy félkész szerelvényeinek felületén a szerelési műveletek előtt vagy azok közben kémiai úton hozunk létre olyan monomolekuláris passziváló réteget, mely a felületeken előzetesen adszorbeált vizet eltávolítja illetőleg megköti, egyidejűleg a kezelt felületeket vízzáróvá teszi, így megakadályozza, hogy a kezelt felület nedvesség hatásának kitéve ismét vizet adszorbeáljon, és ezzel növeli a szerelt eszközök kihozatalát és stabilitását. A monomolekuláris passziválóréteget szilánvegyületek gőzeiből vagy oldataiból állítjuk elő. Az oldatot a kezelendő felületekre csöppentéssel, porlasztással vagy bemártással visszük fel, majd az oldószer elpárolgása után hőkezelést végzünk. A vegyületek gőzeit a kezelendő felületekhez a vegyületeken átbuborékoltatott semleges vivőgázzal - pl. száraz tisztított nitrogén — juttatjuk el egyidejűleg vagy programozott sorrendben. A gőzök hatását ugyancsak hőkezeléssel állandósítjuk. A találmány szerinti eljárásnál több fajt2 szilán vegyületet alkalmazunk, melyek a következőkkel jellemezhetők: — olyan szilár, vegyidet, mely etil vagy meti! csoportokat tartalmaz, amelyek 2 vegvülettel bevont felületet víztaszítóvá teszik,- olyan szilán, mely a? adszorbeált vízzel reagálni (hidrolizálni) képes atomcsoportokat, pl. klőrkbiéseket tartalmaz, és így alkalmas az adszorbeált tíz lebontására illetőleg megkötésére,- olyan szilán, mely hidrolizálva vagy a másik salán vegyülettel reagálva stabil, molekulárisán összekapcsolódó és elektromosan semleges,'monomolekuláris réteg képzésére alkalmas. Az első igénynek megfelel a hexametildiszílazan, mely hat metilcsoportja révén erősen hidrofóbizáló hatású. Az első két igényt kielégíthetik a különböző etilvagy metil- cloroszilánok. Ezek azonban elsősorban ott alkalmazhatók, ahol a hidrolízisnél keletkező sósavmolekulák nem okoznak zavaró hatást. Az utolsó két igényt kielégíthetik a különböző oxi-szilánok, mint pl. az etiltrietoxiszilán vagy a tetraetilortoszilikát. Az oldószer vagy a vivőgáz vízmentes és semleges közeg kell legyen, mely egyúttal a szükséges félvezető-tisztaságban hozzáférhető. Tapasztalat szerint kiválóan megfelelnek oldószerként pl. a freon, toluol vagy xylol, vivőgázként a nitrogén. A további kezelhetőség miatt a szilánok híg oldatát célszerű alkalmazni, mely az oldószerre vonatkoztatva komponensenként általában 0,01-1% mennyiséget tartalmaz. Az oldattal bevont felületeket az oldószer elpárolgása után az alkatrész anyagától függő hőfokon kezeljük, mely általában 150—400°C tartományba esik, és leggyakrabban 180-200 °C között van. A kezelés időtartama általában 0,5-1,5 óra. A szilánvegyületekből előállított monomclekuláris passziváló rétegnek számos előnye van, melyek közül a legfontosabbakat ismertetem:- A kezelt alkatrészek felületei tartósan és rendkívül intenzív igénybevétel mellett is — pl. hőntartás 200 °C-os túlhevített gőzben megtartják vízzáró és víztaszító tulajdonságukat. Ezért az alkatrészeket hosszabb idővel a tényleges felhasználás előtt lehet kezelni és kezelten tárolni.- A passziváló réteg mechanikai vékonysága miatt nem akadályozza jelenlétével a további szerelési műveleteket, mint pl. az elemfelfcrrasztást vagy konlaktálást. így az aktív félvezető elemek passziválását még az elemgyártás végső fázisában, pl. planár elemeknél még szeletformában, kipontozó mérés előtt, el lehet végezni.- A passziválási művelet viszonylag egyszerűen, laboreszközökkel, könnyen tömegesíthető módon elvégezhető. A műveletet a szerelési folyamat bármely fázisában be lehet illeszteni.- A kezelés a félvezető elemeit elektromos paramétereit nem degradálja, egyidejűleg jelentősen stabilizálja. IN—4148-dióda-szeletet kezelve zárófeszültség változást nem tapasztaltunk, míg a záróáram kismértékben csökkent. A kezelt szelet 1 óráig 100 cC gőzben tartva sem záróáram változást sem letörési feszültség degradációt nem mutatott, míg a kezeletlen kontroll szelet záróárama határ fölé nőtt, letörési feszültsége pedig 20-30%-kal lecsökkent és lassú workout jelleget kapott.- A szilános passziválás az azonos hatásosságú de hagyományos passziválási eljárásokhoz mérten viszonylag kicsiny anyagráfordítással és kis többletköltséggel elvégezhető. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 63 65
