Получение и соединение индиевых контактов в изделиях микроэлектроники

• Автор: Нестеров, Дмитрий Васильевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 95 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

1.1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ ТОКОПРОВОДЯЩИХ МИКРОСТОЛБОВ ДЛЯ СБОРКИ ИСПОДЛОЖКА.

1.1.1. Формирование оловянносвинцовых микростолбов

1.1.1.1. Метод нанесения припоя с применением ультразвука без применения электрического тока.

1.1.1.2. Метод электроосаждения припоя

1.1.1.3. Метод вакуумного напыления.

1.1.2. Формирование индиевых микростолбов.

1.1.2.1. Формирование индиевых столбов методом вакуумного напыления

1.1.2.2. Формирование индиевых столбов методом двустадийного вакуумного напыления

1.2. МЕТОДЫ И ПРОЦЕССЫ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ИСПОДЛОЖКА
1.2.1. Метод соединения проволокой
1.2.2. Автоматизированное соединение на ленточном носителе
1.2.3. Метод перевернутого кристалла
1.2.3.1. Процесс соединения с помощью токопроводящих столбиков
1.2.3.2. Процесс соединения с помощью термокомпрессии.
1.2.3.3. Процесс термозвукового соединения
1.2.3.4. Процесс соединения с помощью клеев изотропных, анизотропных, непроводящих.
1.2.3.5. Соединение с помощью сварки давлением
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
2. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ФОРМИРОВАНИЯ ИНДИЕВЫХ КОНТАКТОВ
2.1. Разработка способа формирования индиевых контактов
на контактных площадках приемника ИК излучения площадью 0x0 мкм.
2.2. Разработка способа изготовления индиевых контактов
на контактных площадках приемника ИК излучения площадью
2.2.1. Отработка режимов электрохимического осаждения индия на контактные площадки ИС.
2.2.2. Процесс электрохимического осаждения индия на контактные площадки ИС
3. ДЕФОРМАЦИЯ ИНДИЕВЫХ КОНТАКТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ПОГРУЖЕНИЯ КРИСТАЛЛА В РАСПЛАВ ПРИ СЖАТИИ
3.1. Исследование индиевых полусфер сформированных на контактных площадках площадью 0x0 мкм.
3.2. Исследование индиевых полусфер сформированных на контактных площадках площадью x мкм.
3.3. Исследование индиевых полусфер сформированных на контактных площадках площадью x мкм.
4. СБОРКА ПРИЕМНИКОВ ИК ИЗЛУЧЕНИЯ С ПОДЛОЖКАМИ
4.1. Сборка приемников ИК излучения с керамическими подложками методом перевернутого кристалла
4.2. Сборка приемников ИК излучения с сапфировыми подложками методом перевернутого кристалла
5. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СПОСОБА МОНТАЖА ПРИЕМНИКОВ ИК ИЗЛУЧЕНИЯ
5.1. Связь параметров фотоприемников с технологией монтажа кристалла.
5.2. Расчет числа и площади контактных площадок приемника ИК излучения для отведения тепла с заданным перепадом температуры.
5.3. Сравнение изменений температуры ФЧ ИС в зависимости от подводимой мощности при разных способах сборки
5.4. Термоциклические испытания.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Вследствие этого возникла необходимость в разработке новых технологий сборки микросхем с ответной частью подложкой, многослойной печатной платой, гибким носителем и т. Для этого, исследовался целый класс материалов припоев для создания контактных столбиков микростолбов, микросфер, соединительных столбов и т. Одним из основных методов для сборки интегральных схем ИС стал метод перевернутого кристалла. Суть метода заключается в том, что ИС с уже сформированными контактными столбиками кладется на подложку в перевернутом виде, контактные площадки ИС совмещаются с контактными площадками подложки и происходит спайка. Принцип использования метода перевернутого кристалла флипчип метод при гибридной сборке ИС и способ их присоединения к плате были запатентованы в США в г. В настоящее время сборки, полученные методом перевернутого кристалла, широко используются в часах, мобильных телефонах, переносных переговорных устройствах, дисководах, слуховых аппаратах, жидкокристаллических экранах, контроллерах автомобильных двигателей, компьютерах. Количество сборок, полученных методом перевернутого кристалла, достигло в году 1 млрд. Инфракрасные фотоприемные устройства применяются в военной технике, строительстве, медицине, в устройствах по контролю за состоянием окружающей среды . На сегодняшний день в основном используются такие технологии для получения контактных микростолбов, как вакуумное напыление материала контактных столбиков электрохимическое осаждение оловянносвинцового припоя различного состава для сборки кристаллов с подложкой, как с применением ультразвукового оборудования, так и без него. О российских разработках в этой области известно мало. В последнее десятилетие в Новосибирске была разработана технология двустадийного вакуумного напыления индиевых микростолбов для сборки инфракрасных ИК фотоприемных устройств ФПУ на основе твердого раствора кадмия, ртути и теллура КРТ с мультиплексором 6. Основным материалом контактных микростолбов для сборки ИК фотоприемных устройств с мультиплексорами служит индий, так как он сохраняет свои свойства, в частности пластичность, при температуре жидкого азота, которая является рабочей температурой наибольшего количества ИК ФПУ. В табл. ИнОО чистотой ,9 в зависимости от температуры испытания скорость деформирования 0,3 с1 7. МПа 6,4 . Основным технологическим процессом для изготовления индиевых микростолбов является напыление в вакууме. ИС для последующей сборки ИС с подложкой нет ни в зарубежной, ни в отечественной литературе. Есть не опубликованные сведения о попытках проведения низкотемпературного при комнатной температуре процесса электрохимического осаждения индия, в результате которого на контактных площадках ИС образуется рыхлый слой кристаллического индия, не пригодный для создания надежного электрического контакта. Поэтому одна из частей настоящей работы посвящена разработке способа формирования индиевых микросфер микростолбов методом высокотемпературного электрохимического осаждения индия, на электрически изолированных контактных площадках ИК ФПУ для последующей его сборки со схемой считывания мультиплексором, а также исследованию полученных микросфер. При использовании разработанной технологии наблюдается существенная экономия индия, что дает хороший экономический эффект. Рыночная цена 0,5 кг индия марки ИнОО в году составляет 0 рублей. Также отпадает необходимость в использовании дорогостоящего оборудования для вакуумного напыления. В целом работа посвящена разработке и постановке базовой технологии планарного монтажа методом перевернутого кристалла для сборки ИК ФПУ, с подложкой, в частности с контактными керамическими и сапфировыми растрами, с применением индия, исследованию процессов индирования контактных площадок микросхем и самих сборок. Составной частью в настоящую работу входит разработка технологии для изготовления соединительных индиевых столбов для сборки ИК ФПУ с мультиплексором. Актуальность данной работы обусловлена ее востребованностью в технологическом процессе изготовления инфракрасных тепловизионных устройств на российской элементной и технологической базе.