Безкорпусная герметизация полупроводниковых приборов

Несущий агент Температура источника, 0 С Температура кристаллов,0 С Al₂ O₃ HCl(HBr) 800–1000 400–700 BeO HCl(HBr) 900–1200 500–750 TiO₂ HCl(HBr,Cl₂ ) 800–1000 500–700 ZnO₂ HCl(HBr) 1000–1200 500–800

Процесс осаждения защитной плёнки на полупроводниковые кристаллы с p-n- переходами проводят в кварцевой трубе, в одном конце которого помещают материал источника, например Al₂ O₃ , а в другом – подложку с кристаллами. Сначала в трубе создают вакуум, а потом вводят необходимое количество инертного газа. Труба имеет две температурные зоны: 900 С – для источника, 500 С – для кристаллов.

В качестве защитного материала можно использовать также свинцовый сурик Pb₃ O₄ , растворенный в смеси из 7,5% полиэтилена и 92%полибутилена и перемещённый при температуре 125–160 0 С. Полученный состав при температуре 112 С наносят на поверхность кристаллов с p-n- переходами. В качестве окисляющего агента используют хромат цинка ZnCrO ₄ . Кроме того, защитные плёнки могут быть получены на основе смесей Pb₃ O₄ и ZnCrO ₄ , SrCrO ₄ . Порошок этих веществ смешивают с летучими растворителями получают суспензии, которые наносят на поверхность полупроводниковых кристаллов распылением. Кристаллы с напылённым защитным слоем выдерживают в течение нескольких минут при комнатной температуре до полного испарения растворителя, а затем нагревают до 200 С. В результате нагревания частицы нанесённого вещества выделяют ионы кислорода, которые замещают ионы водорода на поверхности полупроводникового материала, и на поверхности кристаллов образуется плотная защитная плёнка. Этот способ защиты позволяет снизить обратные токи приборов на один-два порядка.

Вакуумным катодным распылением Al₂ O₃ , MgF₂ , Ta₂ O₅ , TiO₂ , ThO₂ , ZnO₂ , BeO, и MgO на поверхности кристаллов с p-n- переходами могут быть получены защитные диэлектрические плёнки, которые представляют собой с поверхностью полупроводникового кристалла.

Для защиты и стабилизации электрических параметров p-n- переходов проводят процесс титанирования, который состоит в том, что на поверхность кристаллов с p-n- переходами осаждают один из сложных эфиров: негидролизированный титановый эфир, тетраизопропилтитанат, тетрабутилтитанат или тетраэтилгексинтитанат. Полученное покрытие стабилизируют термическим прогревом или при помощи катализаторов и получают прочие, химически связанные с поверхностью полупроводникового кристалла плёнки двуокиси титана.

Другой способ титанирования заключается в замещении слоя окиси германия на поверхности кристалла германия окисью титаната, которая наносится в потоке фтора. Фтор, проходя по трубопроводу и насыщаясь титаном, образует газообразный фторид титана, который реагирует с поверхностью кристаллов, покрытий слоем окиси германия. В результате на поверхности кристаллов образуется окись титана и парообразный фторид германия.

Для защиты поверхностей p-n- переходов может быть использован нагрев кристаллов при 1200 С в окисляющей атмосфере в присутствии ванадия или его соединения. Ванадий находится в рабочей камере в виде порошкообразной пятиокиси V₂ O₅ . Через рабочую камеру пропускают водяные пары, содержащие кислород с парциальным давлением 3,3*103 Па. После получения плёнки толщиной около 1 мкм лодочку с порошком V₂ O₅ медленно выдвигают из печи.

Поверхность p-n- перходов защищают также плёнками окиси вольфрама, наносимыми плазменными распылением в атмосфере кислорода. Толщина плёнок от 10 до 1000 нм. Давление кислорода в рабочей камере может быть выбрано в диапазоне от 2,6*103 до6,6 Па. Катодом служит чашеобразный диск из вольфрама, а анодом – полупроводниковые пластины с p-n- переходами. Температура процесса не должна превышать 300 С. Напряжение на электродах от выбранного давления газа внутри рабочей камеры не должно превышать 500 В.

6 Si(NH)₂ –>2Si₃ (NH₃ )N₂ –>3Si₂ (NH)N₂ –>2Si₃ N₄

В результате образуются кристаллиты нитрида кремния. При температуре 1100–1200С получается полностью аморфная плёнка Si₃ N₄ . В толстых плёнках Si₃ N₄ (свыше 1 мкм) имеются трещины, плотность которых растёт с толщиной и скоро