автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Конструктивно-технологические методы и средства микромонтажа кристаллов конкурентноспособных изделий микроэлектроники

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

«Для служебного пользования» Инв. № 4 . Экз. № 7

УДК 621.3.049.77.002:539.293.001

ЕМЕЛЬЯНОВ Виктор Андреевич

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА МИКРОМОНТАЖА КРИСТАЛЛОВ КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫХ ИЗДЕЛИЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

Специальность: 05.27.01 Твердотельная электроника,

микроэлектроника и наноэлектроника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Минск, 1998

Работа выполнена в научно-производственном объединении "Интеграл".

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

- академик HAH Беларуси,

доктор технических наук, профессор. Досгаяко АЛ

- член-корреспондеыт РАН,

доктор технических наук, профессор Красников Г.Я.;

- млея-коррсспоидеят HAH Беларуси, доктор физико-датсмагическнх наук, профессор Комаров Ф.Ф.;

-доктор технических наук, профессор Колешко В.М.

Оппонирующая организация:

Наутао-производственный концерн "Плаяар".

Зашита состоится 17 декабря 1998 г. в 14 на заседании совета по. защите диссертаций Д 02.15.03 Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники по адресу: 220027, г.Минсс, уд.П.Бровю:. 6, корп.1, ауд.232, тел.239-89-89.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусского государственного университета информатики а радиоэлектроники.

Автореферат разослан ноября 1998

г.

Ученый секретарь совета по защите диссертаций, д.ф.-м.н., профессор 1 \]у\ 4VL \ ' И.И.Абрамов

©Емельянов В.А., 1998 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертационная работа посвящена развитию физико-технологических основ создания новых высоких технологий микроэлектроники и направлена на дальнейшее развитие в Республике Беларусь научно-технической базы для проектирования и производства широкой номенклатуры интегральных схем с улучшенными техническими характеристиками с целью удовлетворения потребности белорусских предприятий в конкурентоспособной электронной элементной базе для приборов и систем специального, промышленного и бытового назначения и увеличения экспортного потенциала республики.

Актуальность темы диссертации. Основной тенденцией развития современной радиоэлектроники является ужесточение требовании к ее элементной базе - увеличение функциональных возможностей, снижение потребляемой мощности, увеличение быстродействия, повышение надежности и снижение стоимости. Рост функциональных возможностей элементной базы, главным образом больших тггегралышх схем (БИС), обусловлено известным законом Мура - количество транзисторов на кремниевом кристалле удваивается каждые два года к определяется в первою очередь тремя факторами - уменьшением геометрических размеров элементов, совершенство аннем схемотехнических решении и использованием новых архитектурных решений БИС. При этом на первый план выступает качество полупроводникового производства, обеспечивающее достаточно высокий вы.чод годных микросхем, надежность и воспроизводимость, а также конкурентоспособность БИС как по технико-эксплуатационным, тяк и по стоимостным характеристикам. При этом следует особо подчеркнуть следующую особенность действия закона Мура - по сравнению со схемами памяти (БИС с регулярной структурой) удельная стоимость неоднородных БИС (микроконтроллеры, микропроцессоры, специализированные БИС) снижается более ме.членно при минимальном изменении удельной стоимости корлзсиромння (от 1,4 до 0,8 цент/вывод), что свидетельствует о наличии "узкого мести" в процессе произ одства БИС.

Выполнение полного технологического цикла создания современных изделий микроэлектроники требует проведения более 600 операций и технологических обработок при использовании более 900 единиц основн )го и вспомогательного оборудования, применения Л0О-25О различных материалов и составов, обеспечения прецизионности метр (окской обработки до значения ±0,05-0,1 мкм при диапазоне размеров элементов до 0,3-0,5 мкм, а температурных факторов до значений ±0,2"С.

Основной спецификой микроэлектронного технологического цикла является строгая детерминированность последовательности операций и практическая невозможность устранения брака путем повторных обработок.

Если методология, проблемы и пути решения задач логического синтеза архитектуры и схемотехшсческого проектирования БИС достаточно детально рассмотрены в отечественных и зарубежных изданиях, то с проолемой микромонтажа (корпусировання) кристаллов дело обстоит иначе. Влияние степени интеграции БИС на когструктюшо-технологические проблемы микромонтажа БИС можно продемонстрировать на примере логических схем. Согласно прлнилу Рента, для количества ен гилей на кристалле га необходимо обеспечить /1=4,5(т)0'' сигнальных выводов корпуса, что требует применения корпусов с количеством выводов до 200 далее для относительно простых микросхем.

[ 1сльзя не учитывать и экономические аспекты проблемы микромонтажа СБИС - современных БИС и СБИС стоимость сборочных операций и затрат н:>. -повышение качества микромонтажных соединений (кристалл -корп)с) достигает 65% стоимости всего изделия. Значительную часть затрат при этом составляют стоимость используемых материалов (драгоценные металлы и кобальтссодержащие сплавы, сложные электролиты и т.д.) и технологического оборудования.

Для решения отмеченных и сопряженных с ними проблем микромонтажа кремниевых кристалле« в мировой практике нцмепшись гахи- основные тенденции, к и;:

• совершенствование конструктивной базы, оборудования и технологии посадки (мотала) кристаллов на несушее основание непланарной стороной либо планаркой по методу- перевернутого крист&тла (технология ГПр-с1нр);

• применение корпусов на основе новых технологий;

• использование новых материалов тонкопленочных покрытий для кристаллов и основных элементов констр;: кции корпуса БИС.

Следу гт подчеркивать. что до настоящего времени исследования в области тонкопленочных покрытий выполнились, в основном, с целью решения частных задач, например, повышения устойчивости к электромиграцки, возможности реализации самосовмещзния ¿атвора с областями истока и стока МОП-транзисторов в составе БИС, снижения электросопротивления словарных шин БИС памяти благодаря использование низкоомных силицидов тугоплавких металлов и т.д. Задачи по формированию высококачественного электрического и теплового контакта полупроводникового кристалла с основанием корпуса ставились лишь для дискретных мощных полупроводниковых приборов. Комплексные же работы но созданию в едином технологическом маршруте функциональных тонкопленочных покрытий как на планарной, так и на непланарной Стороне кристалла БИС до недавнего времени не произво-

дил'.'сь.

Однако создание более совершенных функциональных тонкопле-н.лшых покрытий не обеспечат решения проблемы микромонтажа БИС в це-

лом без разработки попик методов и создания соответствующею технологического оборудования, применения новых материалов и конструктивных решений.

Так, создание многослойных тонкопленочных покрытий, выполняющих различные функции (невыпришшошего контакта, покрытии для последующего (формирования эвтектического сплава на основе системы Ан-Si пли для иайкн твердыми припоями), требует разработки прецизионных систем нанесения пленок, среди которых наиболее важное место занимает вакуумное оборудование. При этом погрешности воспроизведения толщины н состава наносимых покрытий должны быть меньше, чем при получении обычных проводящих и основных видов защитных покрытии.

Таким образом, проблема получения высококачественных функциональных тонкопленочных покрытий на базе новых материалов и сплавов с высокой воспроизводимостью свойств, новых технологических методов и оборудования и на этой основе снижение стоимости микромоптажп.. кристаллов в серийном производстве изделий микроэлектроники является актуальной научной и прикладной задачей.

Спял> работы с крупным» научными программами, темами.

Основные исследования, результаты которых представлены в днесер-таинонг тй работе, проведены в рамках государственной научно-технической программы (ГНТП)"Белэлектроника", где соискатель является научным руководителем программы, в рамках отдельных заданий ПШ1 "Информатика", "Телевидение", Аудиотехника", "Имнортозамещенне", "Материалы - и др., а также в ряде отдельных научно-технических проект ом (ОНТИ).

Цель и задачи исследования. Ценыо работы является выявление характерных закономерностей процессов формирования тонких пленок с заданными свойствами и разработка ' комплекса новых конструктпшт-технологнческих методов и средств обеспечения высококачественного миг-ромонтажа кристаллов в серийном производстве ШС и других изделий микроэлектроники.

Основные задачи исследования.

1. Создание тонких металлических пленок (металлизации) па пла-нарной стороне кристаллов с характеристиками, обеспечивающими разьарку проволочных соединений по контактным площадкам с высокой прочностью .и воспроизводимостью технологического процесса.

2. Разработка методов формирования тонких пленок на неиланарной стороне . ристаллов, обеспечивающих посадку на монтажную зону корну:,i (выводную рамку) и получение твердотельного соединения, удовлетворяю!!!, го требованиям по юко- и теплоотводу.

3. Установление аналитической зависимости ионного состава э ьс гропта в объеме и на поверхности электрода от ьшщешрапии днтпшь/гпр'!-

|;| I алия п плотности поляризующего тока при электрохимическом осаждении чошпа II» фосфорнокислых электролитов; исследование закономерностей формирования и свойств тонких пленок сплава НЫи и слоистых структур на основе никеля п процессе электролитического осаждений.

'I. Экспериментальное исследование механизма и кинетики электро-осажлення металлов из комплексных соединений, содержащих избыток ли-гаппа, исследование роли концентрационной поляризации в процессе золочения из фосфорнокислых электролито1 при нулевом и предельном перенапряжении.

5. Разработка технологических методов подготовки поверхности корпусов (выводных рамок) и методов микромонгажа кристаллов, обеспечивающих воспроизводимость процесса.

6. Построение и анализ одномерной модели распределения термических напряжений в структуре "кремниеврч подложка - металлическая пленка" на основе решения несвязанной квазистатической задачи тсрмоупругосги.

7. Разработка технических требований и элементов технологического оборудования, обеспечивающего высокую степень воспроизводимости операций микромонгажа кристаллов БИС.

8. Освоение разработок в серийном произволе зе и использование в учебном процессе.

Обьекг и предмет исследовании. Объектом исследования являются тонкие металлические пленки, отдельные операции и технологические процессы нанесения тонких пленок с заданными свойствами на кристаллы БИС и корпуса (выводные рамки), а также методы микромонгажа кристаллов. Конечным объектом исследования выступают интегральные логические схемы, микроконтроллеры и шкропроцессорные комплекты, в том числе серия цифровых и цифроаналоговых БИС для телевизоров 5-го и б-го поколений, телефонии, средств связи, бытовой радиоаппаратуры.

Предметом исследования являются физико-технологические свойства тонких пленок для покрытий кристаллов и корпусов, обеспечивающие высокое качество операций микромонтажа кристаллов БИС, а также новые закономерности формирования многослойных тонких пленок и микромонтажа кристаллов.

Гипотеза. На базе исследования физико-химических свойств наносимых на кристаллы тонких пленок, конструктивных элементов корпусов БИС и процессов микромонтажа кристаллоь впервые выдвинуто научное предположение о возможности достижения высокой воспроизводимости процессов микромонтажа кристаллов БИС и снижения стоимости последних как путем создания кс содержащих драгметаллы функциональных тонких пленок с заданными свойствами, так и посредством использования адаптированных к ним технологических методов микромонтажа, реализуемых в серийном производстве конкурентоспособных изделий микроэлектроники.

Методология н метопы проведенного исследовании. Иснользоса-лись взаимодополняющие методы исследования процессов формирования металлических тонкопленочных покрытий, показателей их качества и характеристик микросварк-лх соединении. В работе исследовали химический состав и микроструктуру, шероховатость, микротвердость, блеск, пористость, электрическое сопротивление пленок и переходное сопротивление невыпрямляю-щих контактов, механическую прочность микромонтажных соединений.

Использованы методы растровой электронной микроскопии (JSM-50А, S(ereoscan-360), электронно-зондового микроанализа (cneiupoueip AN-10000, Link System), рентгеноструюурного анализа (ДРОН-3), 1'амин-спектроскопии, Оже-элекгронной спектроскопии, опппеской микроскопии, спектрофотометрии (СФ-11), снятия микропрофиллограмм, дилатометрии, определения электрических параметров тонкопленочных покрытий и микромонтажных соединений на специализированных стендах.

Математические модели построены с использованием вычислительных процедур на основе численного дифференцирования и интегрирования, методов аппроксимации и интерполяции экспериментальных данных.

Научпан новизна н значимость полученных результатов. В части исследования пленарных тонкопленочных покрытий:

• обнаружены и объяснены закономерности формирования металлизации нижнего уровня разводки БИС с замедленным ростом бугорков после отжига, связанные с применением чередующихся слоев Ti и сплава Al-Si п маскирующих слоев из TiSi2 и MoSij, мелкодисперсного подслоя нз Та, Nb и сплавов VV-T1 и Mo-Re, с использованием алмазоподобной углеродной пленки, получаемой в зоне разлета лазер!: это эрозионного факела, и ионного легирования Sb+, приводящего к аморфизапни поверхностного слоя сплава Al-Si;

• экспериментально установлена роль промежуточных слоев оксидов Си .О и СиО, а та кисе внедренного кислорода в повышении адгезии к SiCb тонких пленок Си, наносимых вакуумным испарением в кислородсодержащей среде при обработке тыльной стороны подложки лазерным излучением с X = 1,06 мкй; определены показатели качества (пористость, влагосодержа-ние) плотноупакованных тонких пленок в составе межуровневого диэлектрика из TiO) и Si02, формируемых в условиях лазерного воздействия; впервые установлены корреляционные зависимости величины средней наработки на отказ токопроподяиих шин из тонких пленок сплавов Al-Si-Cu с текстурой (111) от давления остаточного газа в процессе их нанесения магнс.ронным распылением, структурно-морфологических особенностей и ширины шин.

В части исспедования непланарных тонкопленочных покрытий:

• разработана феноменологическая модель электрохимического осаждения золота из фосфорнокислых электролитов, включающая полученное дна

частою случаи катодной реакции аналитическое выражение, познолшо-щее рассчитан. численными методами ионный состав электролит в обье-мо и па поверхности электрода при различных концентрациях дишшноау-раIа калия и плотностях поляризующего тока, и граф, отражающий процессы и равновесия в црикатодном слое; » предложены и экспериментально подтверждены механизм и кинетика электрохимического осаждения мегаллов из комплексных соединенна, содержащих или в начальный момент не содержащих небольшой избыток лигаида, определена энергия активации процесса золочения из фосфорнокислых электролитов при нулевом и предельном перенапряжении и впервые экспериментально доказана определяющая роль концентрационной поляризации, проявляющейся в торможении катодного процесса восстановления золота и водорода из-за адсорбированной воды. В части разработки методов формирования и исследований показателей качества микромоитажнш соединении:

• разработаны методы подготовки поверхности под мнкросварку А1-проволокой и обоснованы оптимальные условия ультразвуковой микросварки с учетом толщины золотого покрытия па траверсе коварового корпуса, в том числе для ультратонких покрытий, наличия маскирующих покрытий и условий формирования иикелегых покрытий, а также метод ультразвуковой сварки с использованием токового стимулирующего воз' действия;

• впервые установлены количественные взаимосвязи между- свойствами соединений, полученных термоком^рессионной и ультразвуковой сваркой, характеристиками пленок сплавов А1 и мноюслойиых структур (морфология, отражательная способность, химический состав, включая поверхнос. ные слои) и группой технологических факторов.

Практическая и экономическая значимость полученных результат». Практическая реализация полученных научных результатов применительно к производству микроэлектронных изделии вьтргикается в следующем:

• развитии физнко-технологичсских основ микромонтажных операций, создании на их базе новых технологии производства изделий микроэлектроники и внедрение их в серийное производство НПО "Интеграл", АО"Мнкро!'", АО "Ангстрем" г.Москва, АО "Электроника", г.Воронеж;

* разработке поеых методов технологического проектирования на базе систем кнозного моделирования и внедр" ни их в систем}- проектирования ИИК'ГП "Белмикроснстсмы" НПО "Интеграл'";

» рафабогке и внедрении в серийное производство НПО ."I ниефа.!1' мивмх (с коэффициентом обновления 35% в год) конкурснтоспо-■ <><"чн,1х пзде'пга высшей категории качества;

росте объемов производства и 11Г10 "Интеграл" ыикроэлектрон-11ЫХ изделий, доепмнутго за счет освоения новых типов конкурентоспособных изделии, не уступающих по техническим пар,'шефам, качеству и надежности лучшим зарубежным аналогам.

При выполнении ГНТП "Белэлектроника" использованы представленные в работе жЮвые технологические пронесем мнкромоитажа кристаллов логических микросхем, БИС микроконтроллеров и БИС микропроцессорных комплектов для цветных телевизоров 5-го и 6-го поколении, ГЛ 1С для телекоммуникаций, информатики и вычислительной техники,-Применение новых технических решений, в том числе пр "цессон сборки, по (полило полностью обеспечить потребность телевизионных заводов НПО "Горизонт", "Витязь" в элементно" базе, исключив необходимость приобретении этих БИС за рубежом, гэкономнть валютные ресурсы республики, создать и освоить в производстве 143 типа интегральных схем (стандартные логические СБИС, 8 и 16-разрядшле микроконтроллеры, микросхемы для силовой и энергосберегающей аппарату ры, систем телекоммуникации).

Так, по состоянию на 31.¡2.1996г. объем продаж от разработанных изделий только в рамках ГНТП "Белэлектроннка" составил более 60 млрд. руб. и более 3,5 млн. долларов США, по итогам 1997 года получено дополнительно от продаж разработанных изделий более 100 млрд, рублен. Б ГНТП "Телевидение" и "Аудиотехннка" использовались новых технологические процессы.

Результаты работ нашли применение п в ГНТП. непосредственно не связанных с микроэлектроникой. Так, в ГНТП "Белсвязьтехника" использовались изделия микроэлектроники для телефонии, АТС, разработанные на основе технологий н методов проектирования, представленных ь работе, а ГНТП "Автотрактсростроенне" использовались микросхемы для электронных устройств управления автомобильными н тракторными системами (автоблокировка, индикаторная панель, управление подвеской, генераторы мощности и др.).

Результаты представленной работы планируется использовать в Президентской программе "Бьгговая электроника" (подпрограммы "Белорусский телевизор" и "Компьютеризация населения", подраздел "Игрушки и обучающие игры") и ОНТП.

Всею результаты работы использовались в 7 ГНТП и более чем в 20 научных проектах, и том числе в работах ВУЗов и отделений HAH Беларуси.

Под руководством автора подготовлены и успешно ищшцеиы кандидатские диссертации Федосенко H.H. "Разработка высокоэффсктниных технологических процессов формирования функциональных пленок, стимулированных лазерным излучением" и Пономарем В.Н. "Планаризация диэлектрика в повышение термостабильностн алюминия при создании иатеграиь-

них с\см", а также подготовлена и прошла предварительную защиту канди-да1скан дисссрищпя Федосенко Г.Н. "Лазерное и ионное стимулирование процессов формирования алмазоподобных пленок оптического начал' :ния".

Па основе разработанных автором технологий и методов в НПО "Интеграл" с 1992 г. по 1998 г. разработано и внедрено около 200 типов новых микроэлектронпых изделий, что позволило увеличить объем выпуска изделий с 113 млн.шт, до 200 млн.шт., причем объемы товарной продукции НПО "Интеграл", достигнутые за сче- новых изделий, увеличились в 3 раза.

Благодаря разработке и внедрению новых методов формирования функциональных токонленочных покрытий и микромонтажа кристаллов в целом по отрасли достигнута экономия золога в количестве 1210 кг, что в стоимостном выражении составляет 11260000 долларов США.

Освоенные мнкроэлектронные изделия активно используются предприятиями Республики Беларусь в промышленности и бьтовой технике (телевизоры, автомагнитолы, электронные часы, АТС, телефонные карточки, автомобильные и факторные генераторы и др.). Большой объем изделий микроэлектроники (свыше 200 млн.шт.) экспортируется в СНГ и дальнее зарубежье, причем основными рынками сбыта продукции являются Тайвань Гонконг, США, Китай, Сингапур, что позволило НПО "Интеграл" в период с 1991 по 1998 гг. увеличить объем валютных поступлений более чем в 40 раз.

Основные положении диссертации, ныиоснмые на защиту:

• концепция микромонтажа кристаллов БИС, ядром которой является определение требовании к функциям и свойствам металлических тонких пленок на планарной и непланарнон стороне для обеспечения предпосылок воспроизводимого формирования высококачественных микромонтажных соединений адат .рованными к пленкам методами и построение на этой основе маршрута блока сопряженных технологических операций;

о закономерности формирования и новые свойства тонких пленок сплава Ы1-1п и слоистых структур на основе никеля в процессе электрохимического осаждения, в тем числе в импульсных режимах;

• аналитическая зависимость ионного состава, электролита в объеме и на поверхности электрода от концентрации днцианоаурата калия и плотности нолярирующего тока при электрохимическом осаждении золота из фосфорнокислых электролитов;

® иивын эффект торможения катодного процесса восстановления золота и водорода адсорбированной водой и кинетические характеристики процесса золочения и! фосфорнокислых электролитов при нулевом и предельном перенапряжении;

• аналитическая зависимость распределения термических напряжений в структуре "кремниевая подложка - металлическая пленка", позволяющая минимизирован, напряжения на границе раздела двух сред.

.IIiiMiii.iii пклал списка гели. Приведенные а диссертации результаты полумены лично соискателем .

Основные ре!ультаты опубликованы в грех монографии*, написанных единолично, а также в ряде совместных публикации. Соавторы опубликованных работ принимали участие и изготовлении тестовых образцов, разработке методик измерении, проведении отдельных экспериментов и расчетов, в обсуждении результатов.

Обработка и интерпретация данных, формулировка положений диссертации, а также все выводы сделаны автором единолично.

Апробации рстультатоп дп сергацпн. Результаты представленной работы и основные каучные положения обсуждались на Hi научно-технических конференциях, семинарах н симпозиумах, в том числе на 5 зарубежных. Среди них:

1. Двенадцатая Всесоюзная научная конференция по микроэлектронике, Тбилиси, Грузия, 1987.

2. Сорок вторая Всесоюзная научная сессия, посвященная Дшо радио, Москва, Россия, 1987.

3. Шестая международная конференция "Konlaclronica'88", Быдннц, Польша, 1998.

■i. Международная научно-техническая конференция "Теория и практика защиты металла от коррозии", Куйбышев, Россия, 1988.

5. Научно-практическая конференция "Состояние и перспективы развития сборочного оборудования", Минск, Республика Беларусь, 1991.

6. Сорок шестая Всесоюзная научная сессия, посвященная Дню радио, Москва, Россия, 1991.

7. Научно-техническая отраслей конференция "Состояние и повышение надежности видеомагнитофонов", Новгород, Россия, 1992.

8. Научно-практический семинар "Экологически чистые технологии", Хмельницкий, Украина, 1992.

9. Научно-техшгческая конференции "Электроэнергетика, промышленная энергетика, экология", Мариуполь, Украина, 19У2.

10. Всесоюзная конференция "Маркетинг, технология и оборудование микросварки-пайкн в производстве ИЭ'Г", Москва, Россия, 1992.

11. Шестнадцатая международная конференция "ICEC'92", Лоубсро, Англия, 1992.

12. Вторая международная конференция "Передовые технологии о производстве материалов", Минск, Республика Беларусь, 1997.

13. Третья республиканская научно-техническая конференция "Новые материалы и технологи", Минск, Республика Беларусь, 1998.

14. Международный семинар "SEMFjCIS, EXECUTIVE MISSION AND EXHIBIT", Зеленоград, Россия, 1998.

!5 Пятня международная конференция «Общие разработки инте-|ральных микросхем и систем, М1ХОЕ8'98, Лодзь, Польша, 1998.

ОпуОлпковапность результатов. По материалам диссертации опубликовано 102 работы, в том числе: 6 монографий (3 написаны без соав оров - 848 стр.), 50 СТНГСИ В Н^уИНЫ-^ журналах и сборниках, 14 тезисов докладов на научно-технических конференциях. Новизна технических решений подтверждали 15 авторскими свидетельства..!]! и патентами.

^ международной печати (дальнее зарубежье) - 7 работ.

Без соавторов опубликовано 7 работ (999 стр.).

В совместно опубликованных научных работах автору диссертации принадлежит 539 стр.

Автором подготовлено 9 учебных и учебно-методических пособии.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников, приложении. Общий объем - 365 стр., в том числе 193 стр. основного текста. Работа включает 173 иллюстрации, 51 таблицу и библиографию из 227 наименовании.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

Во пведешш даиа краткая оценка состояния работ в области М1.к-ромонтажа кристаллов изделий микроэлектроники, показана актуальность выбранного направления работы.

В нерпой главе определены рамки проблемы разработки конструктивно-технологических методов создания функциональных тсикоплеиочных покрмтий. формируемых с целью достижения высокой воспроизводимости мнкромонтажа кристаллов в производстве изделий микроэлектроники, конкурентоспособных на мировом рынке.

На основании анализа материалов, типоконструкцш"; и методов формирования тонких плёнок, удовлетворяющих требованиям унификации сборочных операций, технологичности и надёжности изделий микроэлектроники уточнены наиболее актуальные направления работ в данной области. В чг.ст-пости, рассмотрены известные тшоконструкции планарных контагсгов, м::;;з-лсментных соединений и контактных площадок на слюне алюминия с учетом их особенностей применительно к микромогггажу гристаллсв. Установлено, 'по в большинстве случаев свойства планарных пленочных элементов не в подпой мерс удовлетворяют требованиям к технологии :..икромо;пажных операций.

Отмечаемся, что в процессе масштабирования БИС значительно возрос уровень требований по устойчивости материалов основных токощюводя-ших слоен планарных тонкопленочных покрытии (металлизации) к термо- и

элекфомшрацин. Кране того, наряду с доспиочно подробно щученным явлением зернограничиой элекгромшрации в полнкристаллических пленках следуег принимать во внимание такую причину отказов металлизации БИС, которая проявляется в контактных окнах с малыми топологическими размерами..

Другим способом повышения устойчивости многослойной металлизации на стадии мпкромонтажа кристаллов является оптимизация состава материалов и режимов формирования слоев, выполняющих функции диффузионного барьера. Такая задача обычно решается путем выбора материалов с высокими значениями прочности н пластичности, а также технологических методов, не вызывающих больших радиационных повреждений в процессе нанесения пленок

Проанализированы свойства иепланарных тонкоплёночных покрытий на основе благородных металлов, никеля и бинарных сплавов. Покачано, что .для обеспечения приемлемых условий посадки кристаллов на монтажную площадку корпуса (выводную рамку) непланарные пленочные покрытия должны удовлетворять ряду специфических требований, несвойственны* пленарным покрытиям. Качество непланарных покрытий кристаллов стало в настоящее время одним из ключевых факторов, определяющих воспроизводимость технологического процесса посадки на основание корпуса или выводную рамку и величину теплового сопротивлешш, которые для современных БИС имеют чрезвычайно важное значение.

К концу 80-х годов сложилось два основных направления формирования высококачественных соединений кристалла кремния с основанием корпуса в приборах силовой электроники - с использованием твердых припоев (на основе серебра) н эвтектического сплава золото-кремнии. При эюм последний вариант посадки остаётся предподчительным для СВЧ-прнборов космического применения, используемых, в частности в средствах стыковки, а также в случаях поставки кристаллов за рубеж, где получатель своими силами собирает приборы в корпуса или в состав микросборок.

Отмечается, что лишь в настоящее время за\ рубежом наметилась тенденция активного исследования металлизации с цепланарной стороны кремниевого кристалла, хотя совершенствованием металлизации с планарной стороны кристалла ученые и практики занимаются уже на протяжении двух десятков лет.

Применительно к электрохимическим методам напссения покрытий установлено, что наибольшее распространение в практике получили электролиты золочения на основе днцнаноаурата калия, содержащие значительный избыток свободного лиганда, вводимого в раствор в виде цианистых солей щелочных металлов. Изучение механизма золочения также, как правило, проводят в электролитах с избытком цианндионов, присутствие которых облетает задачу исследования процесса. Восстановление золота из таких пек-

цншнюо осуществляется при незначительном сдвше потенциала 01 его стационарною (равновесного) значения.

Характерной особенностью системы Ан/Аи(СЫ)2, реализуемой в фосфорнокислых электролитах золочения, н отличающейся отсутствием свободных цианид-ионов, является значительная величина перенапряжешш, при котором протекает электрохимическое восстановление золота.

Одной из проблем промышленного электролиза является интенсификация процессов осаждешш металлов. Существование предельной диффузионной плотности тока ограничивает возмолсносги ускорения электрохимических процессов. На практике повышение скорости электрохимических процессов производится различными способами. Величина предельной плотности тока возрастает с ростом концентрации восстанавливающихся частиц, с повышением рабочей температуры электролита, позволяющей увеличить коэффициент диффузии, а также с увеличением скорости перемешивания электролита, что уменьшает толщину диффузионного слоя.

На основании проведенного анализа делается вывод о том, что альтернативой золотому покрьггшо для корпусов БИС может явиться никелевое, которое обладает рядом ценных физико-механических свойств.

Проанализированы также имеющиеся проблемы подсоединения проволочных выводов микросваркой и определены основные направления их решения. Рассмотрены применяемые методы оптимизации показателей качества системы "ил"-ночное покрытие - балка внешнего вывода" и выделены наиболее перспективные с точки зрения возможностей промышленной реализации.

Рассмотрены вопросы аппаратного обеспечения сопряженных с мнк-ромонтажом технологических процессов и выделены важнейшие направления но сто совершенствованию.

Во второй главе на базе анализа комплекса требований к тонкопленочным покрытиям и особенностей построения маршрутной технологии заключительных операций процесса изготовления БИС предложена и научно обоснована концепция воспроизводимого микромонтажа кристаллов в производстве изделий микроэлектроники.

При этом рассмотрена схема формирования микросварного соединения, реализуемая по методам тсрмокомпрессиошюй, ультразвуковой (УЗ) или термозвуковой сварки. Следуя этой схеме установлено, 'по в результате пластической деформации материал проволочного проводника как бы передислоцируется из одной зоны в другую, благодаря чему формируется зона объемного смятия и несколько увеличивается площадь соприкосновения с кон-такшон плотской. Анализ в поле деформации результирующих линий скольжения, представляющих собой два ортогональных семейства кривых, направление которых в каждой точке совпадает с направлением градиента деформации едши а, показывает, что касательная к кривой в любой точке ука-

зывает направление максимальной деформации сдвига. Показано, что граница упругой и пластичной зон совпадает с одним из контуров максимальною напряжения сдвига в области упругой деформации, а именно с контуром, на котором максимальное напряжение сдвига равно величине предела текучести,

Область упругой деформации рассматривается как "мершая зона", поскольку в ней не происходит образования соединения, так как на границе раздела соединяемых поверхностей нет пластической деформации слита. Показано , что для соединении медной ленты, покрытой золотом, со столбиком из золота необходимо создание значительной вертикальной деформации для уменьшения размеров "мертвой зоны" н разрушения пленки, образованной загрязнениями. Давление инструмента в зоне объемного смятия, как правило, превышает предел ползучести и процесс формирования контактного соединения развивается по механизму множественного перемещении дислокаций по плоскостям скольжения.

Такому перемещению препятствуют силы Пайрлса-Набарро, обусловленные, в том числе, наличием в деформируемом металлическом материале примесей, точечных дефектов по типу вакансий и междоузельных атомов основного вещества, которые тормозят перемещение дислокаций при действующем усилии сжатия. На последующем этапе, рассматриваемом и миллисекундном масштабе времени, происходит пересечение дислокаций и силы Пайрлса-Набарро существенно возрастают. Вследствие ограниченной скорости движения дислокаций Уя под действием усилия Р требуется определенное время сварки. Его нижний предел обусловлен величиной V„ и материале проволочного вывода, а верхний предел ограничен требованиями но производительности микромонтажных операций.

Помимо временного фактора к тество микросварного соединение определяется такими факторами как температура в Зоне деформации, вертикальное давление, наличие дополнительных источников энергии, стимулирующих движение дислокаций, например УЗ-колебаннй, наличие неорганических и органических загрязнений и пассивирующих пленок на границе раздела соединяемых элементов в зоне сварки и др. Учесть все эти факторы ддл расчета оптимальных значений технологических режимов весьма сложно и поэтому в работе оптимальные режимы микросварки определяли на основании экспериментальных данньтх.

Анализируя весь спектр требований к составляющим элементам технологического процесса микромонтажа, установлено, что все его составляющие как бы замыкаются на характеристиках функциональных тонкоп.ченоч-ных покрытий кристаллов. С этой связи делается вывод о там, что тонкоиле-почные покрытия кристаллов играют опредслштцую роль в обеспечении высокого качества микромонтажных соединений и их технологической воспроизводимости в условиях производства изделий микроэлектроники.

Следовательно, проектирование технологического процесса формирования микромонтажных соединений кристалла с корпусом следует начинать с выбора и условий создания функциональных тонкопленочных покрытий, коюрые обеспечили бы нормальное проведение микромонтажиых операций. Т.е. блок микромонтажных операций теснейшим образом связан с блоком операций создания тонкопленочных покрытий кристалла и в большой мере определяет требования к характеристикам этих покрытий.

На основании изложенного в работе предложена концепция воспроизводимого мнкромонтажа кристаллов, ядром которой является определение требований или же задание необходимых характеристик функциональных тонкопленочных покрытий, создающих приемлемые условия для формирования высококачественных микромонтажных соединений с высокой воспроизводимостью технологического процесса.

В качестве других аспектов концепции выступает введение в технологический маршрут дополнительной контрольной операции, позволяющей исключить дорогостоящее отбраковывание на этапе микромонтажа, и использование существенно усовершенствованных и принципиально новых методов как при формировании функциональных 'тонкопленочных покрытий, так и при проведении операций мнкромонтажа кристаллов.

Построена одномерная модель распределения термических напряжений в структуре Si-подложка/металлическая плёнка, основанная на частном решении численны, и методами несвязанной квазистатнческой задачи термо-упругосги применительно к двум средам и позволяющая проводить выСор необходимых условий импульсной термообработки, варьируемых в широких пределах (время нагрева 1-16 с, мощность потока ИК-излученияя 10-400 кВт/м2), с целью достижения минимально возможных (на уровне 10 МПа/мкм) градиентов термических напряжений на границе раздела сред.

В третьей главе разработаны методы формирования функциональных тонкопленочных покрытий на Планерной и непланарной стороне пластин кремния, мнкромонтажа кристаллов, описаны методики исследования показателей их качества и испытания.

При исследовании свойств пленок сплавов Al установлено, что величина удельною сопротивления для сплава Al-Si-Cu-Ti лежит в диапазоне 3,23,5 мкОм см. что выше, чем для сплава Al-Si на 10-15%, а коэффициент отражения свсженапыленных пленок сплава Al-Si-Cu-Ti в видимой области спектра леи it в диапазоне 96-98%. Послед)' отцая их термообработка при температуре -150°С в течение 30 минут снижает его величину не более, чем на 3-5%. Коэффициент отражения пленок сплава Al-Si составляет лишь 70-85%, а после длит ель эй термообработке он снижается на 10-15%.

Исследования тронного сплава Al-3%Si-0,5%Cu, предназначенного для шин мсталлнзлцнп верхнего уровня БИС, позволили определить влияние давления остаточного газа и ширины шин на величину среднего времени на-

работки до отказа (СШ10). Установлено, что чувствительность ГШ 10 к количеству остаточного газа заметно выше для более узких шин. 'Гак, для шин шириной 4 мкм при заданном изменении давления остаточного газа имело место изменение CQHO в 1,5 раза, тогда как для полосок шириной 2 мкм это изменение составило более порядка величины. .

Определены также, такие характеристики пленок как морфологии поверхности и текстура. Как показал анализ морфолошческих характеристик пленок Al-3%Si-0,5%Cu, нанесенных при различных давлениях остаточного газа, до и после отжига при 450°С в течение 20 минут в атмосфере азота изменение остаточного давления не оказывает значительного влияния на дисперсность пленок, средний размер зерна которых составляет 0,3-0,4 мкм Структурные исследования методом дифракщш быстрых электронов показали, что все пленки состава Al-3%Si-0,5%Cu, нанесенные электронно-лучевым испарением, имеют отчетливую текстуру (111). которая сохраняемся после отжига.

При исследовании морфологии поверхности пленок Al-l%Si-5%Ti, Al-l%Si/TaSi2, Ti/Al-l,5%Si/Ti и Mo-Re/Al-1,5%S¡ установлено, что добавка 5%Ti приводит к уменьшению среднего размера зерна до 0,3-0,65 мкм, высота микрорельефа составляет при этом 0,3 мкм. Использование же чередующихся слоев Ti сплава Ai-l,5%Si позволило практически исключить обраю-вание бугорков после отжига, Размер зерна составляет 0,7-0,9 мкм.

Аналогичные результаты получены при использовании гфоцесса ионной имплг.чтацин Sb+ в пленки сплава Al-Si. Исследованиями дозовой зависимости при энергии имплантации 60 кэВ путем сравнения морфологических характеристик пленок установлено, что при дозе легирования 70 млКл/см2 высота бугорков в пленке не превышает 0,2-0,3 мкм. Этот результат связывается с тем, что имплантация ионов Sb+ приводит к аморфнзашш поверхностного слоя, о чем свидетельствует сравнительный анализ картин дифракции электронов до и после имплантации.

Разработаны методы формирования тонкопленочных покрытий при стимулирующем лазерном воздействии. \

При использовании рамановской спектроскопии установлено, что при нанесении уг леродной пленки формирование алмазонод'обных связей происходит в зоне эрозионного факела.

При воздействии лазерного излучения на растушую в кислородсодержащей среде пленку меди, как показано исследованиями пленок методами liacc-спекгроскопин вторичных ионов, электронной микроскопии и Оже-Электронной спектроскопии, в приграничной с подложкой области происходит преимущественная локализация кислорода и интенсивное окисление меди с образованием фаз СиО и Сп;0. Эти фазы способствуют повышению адгезии медной пленки к поверхности S¡02.

Представлены результаты исследований влагосодержяння и струк-

турных особенностей пленок ТЮ2 и БЮ^, используемых в качестве защитных и интсрфсреиционнь.; покрытий. Показано, что метод лазерного испарения и обработки пленок п процессе осаждения дает возможность нолученн" плотно-упакованных структур с заданньши свойствами. При этом показано, что при использовании данного способа можно получить плотноупаковаиныс структуры со стабильностью свойств и влагостойкостью в 2-3 раза выше, чем для пленок, получаемых лазерным испарением без последующей обработки лазерным лучом.

Предложены методы формирования непланарных пленочных покрытий из сернокислых электролитов меднения, никелирования и оловянирова-ння, а также фосфатного электролита золочения и исследованы основные закономерности процессов, реализуемых в том числе с использованием стимулирующего лазерного воздействия.

Для исследования лазерного воздействия на растворы в процессе электролитического осаждения спроектирована и изготовлена установка, состоящая из лазерного источника, оптической фокусирующей системы из кварцевого стекла (Ш = 10 см, Р2 = 15 см, ГЗ = 50 см), диафрагмы, измерителя мощности лазерного излучения ИКТ-1М и «остировочного координатного столика. В качестве источников оптического излучения использованы лазеры: ЛТН-101 (>.=0,337 мкм). ЛТН-Ю1-2 (^=0,537 мкм), ЛГН-701 (>„=0,632 мкм), ГОС-301 (>.=1,06 мкм), работающие в импульсном режиме.

Анализ показал, что спектральные свойства, например, электролита меднения в исследуемом диапазоне длин волн практически не зависят от кон-цетрации серной кислоты. Полученные данные позволяют также проводить аргументированный выбор лазерного источника, излучение которого будет оказывать максимальное положительное воздействие на электролит (что соответствует максимальному значению показателя поглощения) либо, практически не влиял на свойства электролита, обеспечит воздействие непосредственно на поверхность формирующегося слоя, что соответствует минимальному значению показателя поглощения (Кп). Так, например, для наиболее эффективного воздействия на диффузионные процессы в электролите меднения и сто электрохимические параметры целесообразно выбрать лазер с >. = 1,06 мкм, а для стимуляции и управления закономерностями кристаллизации тонких пленок - лазер с X = 0,487 мкм.

Разработаны метода микромонгажа кристаллов на ленточных носителях по стандартам фирмы "ЬС, термозвуковой микросварки золотой проволокой на медных рамках, на основании чего произведена доработка элементов конструкции автомата ЭМ 4060П, позволившая существенно повысить воспроизводимость микромонтажных операций в серийном Производстве БИС. Применительно к методу УЗ микросварки алюминиевых проволочных выводов на покрытиях нз сплава ннкель-индий построена модель процесса и оптимизированы условия его промышленной реализации.

Оценена также прочность микросварных соединенна, полученных термокомнрессионной и термозвуковой сваркой золотой проволокой после термоцикл ических воздействий. Для определения устойчивости микросварных соединений к термоциклам медные рамки с кристаллами и разваркой золотой проволокой диаметром 25 мкм методом термокомпрессин и термозвука подвергались испытаниям в диапазоне температур -60 +150 °С (по 10 мин при каждой температуре).

Анализ дефектности монокристаллического кремния в зонах контактных площадок показывает, что установленные п результате проведенных экспериментальных исследований режимы термозвуковой сварки являются предпочтительными, т.к. вероятность обнаружения нарушений структуры кремния иод контактными площадками кристаллов меньше, а степень обжатия достигает 60%.

Близкий к оптимальному технолопмеский процесс формирования микромонтажных соединений в режиме "термозвука" при низких температурах (200-240 °С) обеспечивается на установках разварки моделей 1482 и 1484 фирмы "Kulicke and Sofa" (США). На основании полученных результатов экспериментальных исследований, проведенных в рамках данной работы, совместно с разработчиками оборудования (КБТЭМ-СО) произведена доработка элементов конструкции автомата ЭМ 4060П При этом модернизированный блок формирования щаривд обеспечивает ток разряда в диапазоне 1 - 6 А. Внесены также ряд других косгруктивных дополнений, что дало возможность снизил температуру разварки до 230-250°С.

Оптимизированы параметры процесса макросварки проволочных выводов по гальваническому цокрыппо Ni-Jn. В качестве параметра оптимизации выбрана прочность микросварног соединения, исследуемыми факторами явились электрическая мощность, подводимая к преобразователю, время микросварки и статическая нагрузка на инструмент. УЗ-микросварку алюминиевой проволоки (А999КО) диаметром 35 мкм осущест вляли на установке АМК 833-10 (ДВ-10) к контактным площадкам корпусов, имеющим блестящие гальванические покрытия сплавом никель-индий толщиной 5 uni высотой микронсровносгей поверхности 0,9 -1,0 мкм. \

Проведенный комплекс работ, нацеленных на адаптацию модернизируемого микромонтажного оборудования к реальным условиям подсоединения проволочных выводов к функциональным тонкопленочным покрытиям на планарной стороне кристаллов и выводной рамке, позволил существенно повысить воспроизводимость микромонтажных операций в серийном производстве БИС на отечественном оборудовании и практически избавиться or поставок аналогичного оборудования по импорту.

Отмечается, что при формировании микромонтажных соединений ультразвуковой сваркой на никелевых покрытиях, отличающихся более высокой микротвердостыо но сравнению с покрытиями из сплавов Ni-In, Mi-Su, на

нскогорых типах отечественного оборудован™ оптимизация режимов процесса не дает удовл творительных результатов но прочности соединений. В этой связи предложен и обоснован принципиально новый метод токовой стимуляции УЗ-мйкросварки алюминиевых выводов на никелевых покрытиях.

Микросварку вели алюминиевой проволокой диаметром 55 мкм на установках типа АМК 833-10 (ДВ-10) и ЭМ-4020. В. процессе УЗ-микросварки через соединяемые элементы пропускали электрический ток в направлении, обеспечивающем электроперенос диффузионно-подвижного металла в соединении. Поскольку велт тина злектропереноса отлична от нуля лишь при плотностях тока более 0,1 А/мм2 и заметно влияет на общий поток диффундирующих атомов металла при значениях более 1,0 А/мм2, значения постоянного электрического тока варьировались в диапазоне 0,1 - 0,4 А (верхний предел тока ограничивался нагревом проволоки до ее расплавления).

Проведенные исследования показали, что используя данный метод удается обеспечить повышенную прочность соединения и высокую воспроизводимость процесса. Наибольший эффект достигается для системы А1-проволока / №-нокрытие. Металло-рафическое исследование микросварного соединения на микроскопе МИМ-9 свидетельствует о том, что фактическая площадь контакта вывода с контактной площадкой возрастает в среднем до 50%, граница кшгтакта непрерывная, макродефекты в зоне соединения отсутствуют.

Таким образом, применение токовой стимуляции УЗ-мнкросварки позвол'.тг повысить прочность соединений в 1,5 - 1,8 раза и снизить число дефектов до 3%. Это обеспечивает необходимые _ словия для замены золотых покрытий корпусов БИС никелевыми. Статистическое моделирование процесса УЗ-микросварки алюминиевых проволочных выводов к контактным площадкам корпусов БИС с гальваническими пленками никель-индий, толщиной 4 - 6 мкм, позволило определить значения факторов, при которых достигается максимальная прочность микросварного соединения.

Определены способы подготовит поверхности контактных площадок кристалла и выводной рамки (корпуса) перед УЗ- и термозвуковой микросварками.

Установлено также, что со снижением зеркального отражения пленарных покрытии на основе сплавов А1 увеличивается минимальное усилие сварки; при этом для образцов с усилием сварки 0,2-0,3 Н зеркальное отражение не ниже 60-70%, а усилие отрыва при этом находится в пределах 0,080,1 Н. Оже-элекгроннын анализ элементного состава поверхности таких пленочных покрытий дает качественно различную картину для покрытий с низким I! высоким усилием сварки. Пики кислорода, углерода и кремния для образцов с высоким усилием сварки значительно превышают таковые для образцов с низким усилием. Если амплитуда пика кремния превышает 4% от амплитуды лика алюминия, то на 10% соединений обнаруживали отлипание.

Удовлетворительные резз'льтаты получены при коннеш рации кремния на поверхности не превышающей 2%. С учетом данных обстоя re льегн с целыо ограничения образования оксидов кремния на поверхности контактной площадки предложен оптимизированный маршрут вжнгаинч алюминия и нанесения пассивирующего покрытии из фосфорно-силикатного стекла (ФСС), позволяющий и аьдавать на поверхности достаточно плотный слой АЬОз и снижает взаимодействие пассивирующего слоя ФСС с алюминием на последующих операциях.

Оценена паяемоегь неплапарпых тонкопленочных покрытий. При этом для регистрации высоты капли ри определении коэффициента растекания припоя разработан прибор, в основу которого положен принцип бесконтактного измерения с помощью индуктивного преобразователя. Показано, что введение блескообразующих добавок и осаждение при нестационарных режимах позволяют значительно улучшить паяемоегь олово-никелевых покрытий и повысить стабильность их свойств в течение длительного срока хранения.

Впервые установлено влияние основы выводных рамок (корпусов) БИС нл качественные показатели микремонтяжных операций. Установлена корреляционная взаимосвязь морфологии поверхности тонких пленок с материалами (29НК, 42г1, К65) основы выводных рамок (корпусов) БИС.

В четвертой главе изложены результаты комплексных исследований состава, струкгуры и свойств планарных тонкопленочных покрытий на основе сплавов AI и многослойных неплаларных тонкопленочных нокрыпш на основе золота, никеля и их сплавов, определено влияние методов п условий их формирования, что позволяет обоснованно подходить к выбору методов и режимов применительно к условиям серийного производства.

Исследования структурно-морфологических особенностей .многослойных плечок Al - Si (d = 0,4 мкм) / MoSij (d = 0,1 мкм); W-Ti (d = 0,1 мкм) / Al-Si (d=0,4 мкм) / MoSi2 (d=0,1 мкм) и W-Ti (0 = tí, 1 мкм) / Al-Si (d • 0,4 мкм) / W-/ Ti (d = 0,1 мкм) показали:

1. Зеркальное отражение к морфологические характеристики кокерх ност.ч многослойных пленок Al-Si / MoSi2 и W-Ti /Al-Si / MoSi2 прат~и<;есм1 идентичны - средний размер зерна (в пределах воспроизводимости между пластинами) составляет 0,4-0,55 мкм,

2. Пленки термосгабпльны во всем заданием гешгерая рном ич т.: зоне изотермического отжига 380-510°С, что объясняется следующим:

• присутствие Si (1%) в Al, располагающегося пренмущеспилпм) по границам зерен, замедляет процессы рекристаллизации при отжиге, бл.по-даря чему дисперсность пленок посте отжита остается практически ненз.«.'^:-ной;

• наличие верхнего слоя M0SÍ2 сдерживает процессы массоперено-<:а по поверхности плетши и существенно повышает зеркальное отражение пленок.

3. Верхний слой M0SÍ2 не вносит дополнительных изменений в микрорельеф поверхности металл юащш. Он полностью определяется микрорельефом поверхности нижележащего слоя сплава Al-Si, о чем свидетельствует сравнительный анализ морфологических характеристик поверхности металлизации до и после удаления M0SÍ2 в плазме элегаза.

4. При замене верхнего слоя металлизации M0SÍ2 на псевдосплав W-Ti достигаются аналогичные результаты с точки зрения морфологических характеристик поверхности металлизации, т.е. слой W-Ti (подобно слою M0SÍ2) сдерживает процессы массопереноса в пленке на основе сплава Al.

Внесение в алюминий примесей других металлов, которые сегрегируют по границам зерен, уменьшает рост буторков, приводящих к снижению зеркального отражения, но при сухом травлении этих пленок возникает вопрос "недотравов" примесей. Экспериментально это подтверждено на пленках сплава Al-l,5%Si-4% Cu и Al-l%Si-l%Ho, подверженных сухому травлению через маску фоторезиста на установке плазменного травления 08 ПХО-100/10-006 в среде CCI4 + N2. Добавка же титана в сплавах алюминия не вызывает трудностей при плазменном травлении пленок.

В работе исследованы электрофизические свойства невыпрямляю-. щих контактов (переходное сопротивление (R*) с малыми топологическими размерами -1,2 мк..т и менее. Показано, что при линейных размерах (D) контактов с Si менее 1,1 мкм проявляются размерные эффекты, т.к. построенная в координатах R, - 1/D2 экспериментальная зависимость в интервале 2-0,25 мкм2 становится почти линейной.

Проведены также исследования влияния материала первого уровня разводки на величину токов утечки р-п-переходов диодов п+- и р+- типа. В тестовых структурах количество контактных окон в одном диоде составляло 1000. Диоды ({картировали двух типов. В первом типе контакт удален от "клюва" локального оксида на топологическое расстояние 1 мкм, в другом -на расстояние более 10 мкм. Это Позволяло в случае обнаружения утечки отделить отказы по "клюву" локального окисла от утечек по дну контакта.

Исследования зависимости частоты обрыва шин, расположенных на рельефной поверхности, от материала разводки (Al-1% Si, Al-Si-Cu-Ti) и топологической ширины шин, позволяют сделать ряд практических выводов. Исследована коррозионная устойчивость металлизации "на основе сплавов алюминия в условиях ускоренных испытании на специально разработанных тестовых структурах.

Применительно к базовым непланарным пленочным покрытиям изучена кинетика элсктровосстановлештя золота из фосфорнокислых элсктроли-юв.

Показано, что, поскольку прн значении перенапряжении ц ~ ч п,, верхностная [Х']3 объемная [Х"|0 равновесные концентрации лиганда ранни, то вместо тока катодной реакции (/_) при расчетах следует бр;пь пиоммш. тока обмена (/'„) в соответствии с уравнением:

д loi

ô 1пФ„

a zl-' д q>y_ , RT ^

(I)

где:к - среднее координационное число разряжающегося на электроде ион.!, а — коэффициент переноса катодного процесса, <рр — равновесный потенциал электрода, Ф, - функция "закомплексованности", И - универсальная газовая постоянная, Т - абсолютная температура. Остальные обозначения общепринятые.

Это уравнение преобразовано в выражение:

д 1п

ni / \ a 7.V д(р ---Г-*

х- а RT д 1'чх'

Г

(2)

где : п - координационное число комплекса, преобладающего в растяорз, (к— п) - в данном случае порядок реакции по липшду.

В соответствии с полученными выражениями рассчитан ионный состав в объеме электролита золочения и на поверхности электрода при различных концентрациях комплекса KAu(CN)2 и различных плотностях поляризующего тока и рассчитано среднее координационное число по разряжающему иону. Установлен механизм катодного процесса и состав электрохимически активного комплекса.

Рассмотрены процессы массопереноса при электровосстановлешш золота из электролитов, содержащих дицианоаураг калия и фосфатный буфер и не содержащий избыток лиганда.

Анализ стационарных поляризационных кривых показал, что восстановление золота происходит при значительном перенапряжении При г)>0/о В, а сами кривые имеют сложный характер и могут быть разбиты на пять . а-рактерных участков. В области перенапряжений от -0,65 до -0,9 В протекает собственно электрохимическое восстановление золота, при этом тафелс-вскнн

утл наклона полярн (анионной кривой, рассчитанный с учетом концентрационной поляризации, соответствует 0,27 В. При т|=-0,65...-1,1 В лимитирующей процесс стадией является замедленный разряд (а=0,22).

Определены кинетические параметры и порядки электродной реакции разряда золота из фосфорн. кислых электролитов, приведенные в табл. 1.

Таблица1

Значения кинетических параметров катодной реакции восстановления золота

д<Рр _ _ ___ д<Рр к'

Аи{СМ)]\ Э1е САП с>фг],

0,019 0,97 1,04 0,060 1,72 . 1,94

Исходя из этих данных сделан вывод о том, что в области перенапряжений 11=-0,б5-1,1 В на золотом электроде разряжается комплекс, среди»' координационное число которого составляет -2, т.е. состав электроактивного комплекса совпадает с составом комплексной частицы в объеме электролита. Механизм процесса восстановления золота предложен в следующем виде:

А и (СИ А и (Ъ\

4/2 4 '2адс.

Ли(СК)2адс+е -*Аи° + 2СМадС5 2(сн);дс . 2СК".

Рассчитаны концентрации ионов в обт.еме электролита, а также сослан прькаюдного слоя п зависимости от плотности поляризующего тока.

Определена энергия активации процесса золочения при нулевом и предельном перенапряжении.

Показано, что при электрохимическом осаждении металлов из комплексных соед!>!;:ниГ|, содержащих небольшой избыток лиганда или в начальный момент не содержащих дополнительных количеств лиганда, зависимое! ь состава пркэлскфодиого слоя от плотности тока иная, чем при большом избытке лиганда. Поведение системы, содержащей в своем составе ди-

цианоаураг калия н <|юс([)гпный буфер и не содержащей в начальный момент свободных цнаннд-нонов, при протекании электрического, тока и в его отсутствие представлено в работе в виде графа, из которого можно проследить равновесия, наблюдающиеся в данной системе, возможные пути выделения металла и водорода, а также подщелачивание прикатодного слоя.

Установлено, что использование ультратонкого золотого покрытия технологически также целесообразно, т.к. при этом качество микросварных соединений при использовании разработанных методов микромонтажа, адап-тированнным к такому покрытию, практически не ухудшается.

Показана возможность интенсификации процесса электрохимического осаждения тонких пленок сплавов олова путём изменения строения двойного электр\чсс кого слоя в приэдектродной области в присутствии чонноген-ных ПАВ, обеспечиваемое введением компонентов элегаролита, увеличивающих проницаемость адсорбционной плёнки, образованной молекулами препарата основы-ОС-20.

Установлены характерные закономерности формирования и исследованы свойства тонких плёнок сплава №-1и и сложных структур на основе никеля.

Изучены функциональные свойства никелевых покрытий. Показано, >гго качественная УЗ-сварка воспроизводится при наличии в покрытиях небольшого количества индия. Разработан и оптимизирован электролит для нанесения сплава никель-индий. В качестве параметров оптимизации Приняты: усилие отрыва алюминиевой проволоки после УЗ-сзарки, твердость и степень блеска покрытия, а в качестве факторов оптимизации: концентрация никеля, в электролите ивдия, фталамида и бутиндиола-1,4.

Исследованы физико-механичсские свойства покрытий на основе никеля в зависимости от режима электролиза, определены факторы, обеспечивающие получение надежных межсоединений ультразвуковой сваркой.

В пятой главе приведены результаты исследования показателей качества микро.моитажных соединений, в частности стабильность характеристик соединений, подученных тсрмокомпрессионной и УЗ-сваркой, определено влияние на качество микромонтажных соединений толщины золотого покрытия и подготовительных операций, а также свойств и условий формирования никелевых покрытий траверс корпусов БИС.

Установлено, что со снижением зеркального отражения пленарных пленок несколько увеличивается .минимальное усиление сварки; при этом для лучших тестовых образцов коэффициент зеркального отражения был не ниже 70%. Исследование морфологии показало, что усилие термокомпрессионного соединения тем выше, чем мельче зерно, ярче выражены границы зерен и выше вертикальный рельеф в сравнении с размером зерна в плоскости пленки.

Показано что, толщина слоя ALOj в пределах 1,1-2,2 им на поверхности и повышенное содержание cropqptinx включений (С н О) оказывает существенное влияние на прочность микромонтажных соединений. При этом образцам с большей толщиной слоя А1203 соответствует большее усилие сварки.

Исследования термостабшгьности к микромошажных соединенияй типа Al-Au показывают, что процесс термотренировки лучше всего вести при 100°С. Прочность при этом падает лишь в течение первых 6 ч в среднем на 35%, а затем стабилизируется. При большей температуре падение прочности достигает 50% и происходит деградация соединений из-за интенсивного росга хрупких интерметаллических соединений.

Установлено, что для обеспечения образования качественных сварных соединений на траверсе корпуса с ультратоикпм золотым покрытием необходимо увеличит1- мощность УЗ-генератора на 3 - 5 усл. ед. по сравнению с обычным золочением. Давление на инструмент остается на том же уровне. Показано, что использование ультра гонкого золотого покрытия технологически и экономически целесообразно, т. к. при этом качество микросварных соединений. полученных с использованием ультразвука и алюминиевой проволоки практически не ухудшается.

Однако, если исходить из требований к микромонгажным операциям, то можно утверждать, »гто для траверсов корпусов могут использоваться и никелевые покрытия, хотя они обладают относительно высокой твердостью, существенными внутренними напряжениями и развитым микрорельефом, которые приводят при обычных режимах ультразвуковой мнкросварки к пониженной прочности и увеличенному (до 40 - 50 %) числу дефектных соединений, а при формовке выводов - к растрескиванию и отслаиванию покрытий. Недостаток устраняется введением добавок 1п или Sn.

Исследования прочности мнкроспарных соединений Al-проволочных выводов, полученных УЗ-сваркой по контактным площадкам, имеющим гальваническое покрытие из сплава Ni-In, до термотренировки показали, что рост толщины покрытия от 1 до 4 мкм повышает прочность соединения в среднем на 6%, дальнейший рост толщины (до 8 мкм) лишь незначительно увеличивает прочность и, кроме того, экономически нецелесообразен. Возрастание плотности тока при осаждении с 6 до 12 А/дм2 мало сказывается на прочности соединений, однако повышает количество дефектов на 14%. С ростом содержания 1п в электролите с 0,55 до 1,25 г/л прочность микромонтажных соединений возрастет с 0,12 до 0,14 Н, а при дальнейшем увеличении до 3 г/л - снижается до 0,12 Н.

Исследование переходного сопротивления микромонтажных соединений Al-проволоки с покрытием на основе никеля в зависимости от длительности термического старении п диапазоне 0-24 ч при 100-300°С показало, tro существует сложная зависимость между переходным сопротивлением и

временем термического старения. На начальном этапе переходное сопротивление соединений уменьшается на 30-35%, а затем увеличивается, причем время достижения минимума сопротивления зависит от температуры нагрева.

Проведенные исследования показали, что гальванические покрытия сплавом N¡-1x1, осажденные при оптимальных режимах на периодическом то' ке (плотность тока 6-10 А/дм2, Содержание 1п в электролите 1-1,5 г/л), имеют хорошую свариваемость УЗ-микросваркой и наименьшее изменение электрических и механических свойств в процессе термического старения. Это позволяет рекомендовать покрытия сплавом N1-111 в качестве альтернативы золотому покрытию на элементах конструкции корпусов БИС, что дает значительную экономию драгметалла при массовом производстве.

С учетом данного обстоятельства в работе проведена оптимизация состава сульфаматного электролита для нанесения никель-индиевых тонкопленочных покрытий с невысоким содержанием дефицитного индия, которые обеспечивают качественную УЗ-свлуку с алюминиевой микропроволокой. В качестве исходного электролита выбран сульфаматный электролит никелирования с рН = 3,6-4,2 следующего состава, г/л: никель сульфаминовокислмч -300-500; никеля хлорид - 12-15; борная кислота - 25-40; натрия лаурилсуль-фат - 0,1-1,0. К нему добавлялись индий в виде хлорида до 6,5 г/л, бутиндиол и фталнмнд соответственно 0,2 и 0,15 г/л. Осаждение покрытии проводилось с перевешиванием раствора и непрерывной фильтрацией при температуре 50 - 55°С и катодной плотности тока 2-4 А/дм2.

Для данного вида покрытия определены также оптимальные условиях проведения процесса УЗ-сварки. Усилие отрыва А1-проволоки диаметром 27-30 мкм после УЗ-сварки с поверхностью покрытия никель-индий, полученного из оптимизированного электролита, составляет 0,09 - 0,1 Н. При этом содержание индия в сплаве составляет всего 0,2-1,0%.

Таким образом, в результате проведенных экспериментов обоснован оптимальный состав электролита для электрохимического нанесения сплава никель-ицдий, позволяющий получать ненапряженные, гладкие, блестящие покрытия, по которым можно производить УЗ-разварку алюминиевой проволокой с прочностью соединений, близкой к значениям, полученным при сварке с гальваническим золотым покрытием, например на траверсе корпуса.

С учетом изложенного в работе проведены исследования, нацеленные на выявление взаимосвязи технологии металлостеклянных корпусов, режимов формирования покрытий со свариваемостью, а также облуживаемостью проволочных выводов. В качестве источника питания гальванической ванны при осаждении золота и никеля на постоянном и периодическом токах использовали разработанную и изготовленную в условиях опыткого производства программно-упразляемуго установку нестационарного электролиза на основе тнристорного генератора импульсов тока с длительностью импульсов и пауз в диапазоне 0,02-2с.

Улучшение кристаллической структуры и морфоноши поверхности иокршни, а также снижение ич шероховатости достигнуто в работе путем сведения дополнительной операции полирования ковара в растворе, r/л: НС1-(120-240); HMOj-(70-140); 2-бутнндиол-1,4-(0,13-0,50); смачиватель ОС-20-(1,5-5,0); растворитель - (9-18). Смачиватель ОС-20 и бут?тднол-1,4, адсор-бируясь в процессе полировки на мнкровнад. тах поверхности, способствуют иреимушгетвешюму растворению микровыступов и выравниванию поверхности; в результате химической полировки средняя высота микронеровиостен снижается до 0,32 мкм. Это позволило увеличить катодный выход металла по току с 90 до 95% и уменьшить непокрытне металлом корпусов БИС с 5,6 до 4,0%, что создало реальные предпосылки к снижению толщины золотого покрытия и уменьшению его расхода в серийном производстве.

Получены новые результаты при исследовании влияния методов и режимов осаждени.. (химический, гальванический на постоянном и на периодическом токе) никелевых покрытий из различны* электролитов на их основные показатели качества - степень шероховатости, микротвердость, внутреннее механические напряжения и свариваемость при формировании соединений УЗ-микроспзркой. Покрытия химическим никелем имеют значительную высоту микронеровностей (до 3 мкм), что уменьшает фактическую площадь контакта при ультразв., коиой микросварке за счет преимущественного соприкосновения микровыступов поверхности с присоединяемой А1-проволокой. В результате средняя прочность мпкросварного соединения не превышает 0,060,07 II, что ниже прочности соединения Аи -А1.

Анализ характера отрыва А1-проволоки и макроструктуры зоны разрушения свидетельствуют, что для образования прочного и надежного мпкросварного соединения требуется иметь поверхность покрытия с малой высотой микронеревноотей и минимальным наченнем внутренних напряжений в покрытии. Указанным требованиям удовлетворяют гальванические никелевые покрытия, полученные in сернокислого электролета с предварительной химической полировкой поверхности корпуса БИС. Это позволяет снизить средтоою высоту микронеровностей с 2,7-3,0 до 0,9-1,0 мкм.

Применение нестационарных режимов осаждения никелевого покрытия, а именно, чередование реверса с нанесением покрытия на постоянном токе, позволяет улучшить его свойства. При смене полярности тока происходит частичное растворение микрогребешков поверхности покрытия, что приводит к "сглаживанию" микрорельефа. Чередование слоев наносимого покрытия позволяет несколько снизить внутренние напряжения в нем. Это способствует возрастанию прочности микросварного соединения до 0,17-0,18 Н и снижению числа дефектных соединений до 4%.'

При УЗ-микросварке Al-проволочных выводов по нанесенным галь-Е&шшеским покрытиям прочность мшеросварных соединений для золотых покрытий составляет 0,12-0,13 Н при минимальном количестве дефектов, а

для блестящих никелевых покрытий с полировкой основы достигает 0,14-0,16 11. Облуживаемосгь выводов микросхем припоем ПОС-61 для золотых покрытий сотставдяет 96-97%, а для никелевых - 92-93%.

Никелевые гальванические покрытия, получаемые из разработанных сернокислых блестящих электролитов позволяют эффективно заменить золотые покрытия на корпусах БИС при сохранении уровня показателей качества микромонтажных соединений.

В шестом главе описани разработанные элементы технологического оборудования для формирования функциональных тонкопленочных покрытий и микромонтажа кристаллов и результаты промышленного освоения разработанных технологий.

В частности, предложено устройство импульсной активации УЗ-микросварки, позволяющие усилить диффузионное взаимодействие в контактной паре А1-№ и повысить прочность микросварных соединений. Предложено и реализовано устройство для нанесения иепланарных тонкопленочных покрытий в нескольких ваннах, имеющее высокую надежность за счет резервирования, гальваническая магнитная подвеска, обеспечивающая возможность закреплять для проведения гальванической обработки элементы конструкции из различных материалов, а также эффективное устройство для локального осаждеьпя покрытий, обеспечивающее следующие основные преимущества: возможность проводить локальную гальваническую обработку только в области контакта изделия с электролитом, направлено подаваемым из трубопровода в ограниченном количество, что повышает экологическую безопасность технологии, и снижает себестоимость технологического процесса, в особенности при использовании электролитов, содержащих драгметаллы.

Систематизированы базовые типоконструкции освоенных на НПО "Интеграл" в серийном производстве изделий микроэлектроники с нспользо-ваштем разработанных методов формирования функциональных тонкопленочных покрытий и микромонтажа кристаллов.

Показано, что разработанные^методы создания функциональных тонкопленочных покрытий и микромонтМка кристаллов позволили замешгть в технологии сборки БИС выводные рамки из дефицитных сплавов с золотым покрытием на медные рамки с серебряным покрытием и обеспечить в отрасли значительную экономию золота при сохранении технических н эксплуатационных характеристик БИС.

Указывается, чго технология и маркетинг современной интегральной элементной базы являются основой выхода на мировые рынки.

Учитывая, что ряд микроэлегсгропных изделий, таких как аналоговые и цифровые микросхемы для телевидения, радиотехники и ауднотехники, тракторной.и автотехннкп, рада промышленных систем управления, вследствие их специфических электрических характеристик не допускают уменьшения линейных размеров компонентов ниже 3-1,5 мкм, а имеющееся лнтогра-

фнческое оборудование удовлетворяет таким требованиям, бороться за соответствующие сегменты рынка можно средствами достижения рекордных потна [елей качества нгтслнИ а достижения сравнительно низкого уровне цеи.

Структура напускаемой продукции и динамика развития экспортного потенциала НЛО "Итеграл" за время работы автора генеральным директором и научным руководителем ГНТП "Белэлекгроника" показан на рис.1, 2.

Никро-

'ьч. - - - ' Аудио

• . I ..А ' << ' ' • 1Н

.Ч^овые и нузыкдлкныс

ис

Рис.1 Структура продукции, выпускаемой НПО "Итеграл".

- ,шт

шш

4432.1

1И1 )№ II» ЮМ ИМ

.._и ____1&-Д ,

1МГ 1М1 1М1 3009 прог. лрсг. ЛИ.

Рис.2 Объем экспорта НПО "Интеграл" с 1991 по 2000 гг.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с поставленной целью и задачами диссертационной работы проведено теоретическое обобщение и решение на базе исследования физико-химических свойств тонких пленок, наносимых на кристаллы, элементы корпусов (выводных рамок) БИС и процесса микромонтажа кристаллов, иаучно-техшгческой проблемы по созданию тонких пленок, не содержащих, драгметаллы и обеспечивающих воспроизводимость микромотажа, а также адаптированных к ним методов микромонгажа с использованием их в производстве конкурентоспособных изделий мнкроэлешроннки.

Основные научные и практические результаты работы можно сформулировать в виде следующих положений:

1. Установлено, что технологические термообработки пленки иа основе А1, находящейся в контакте с ФСС, приводят к формированию на границе А1/ФСС таких слоев как А1203 и БЮ,, причем последний затрудняет удаление оксида алюминия с контактных площадок.

Операции фотолитографии кроме того «добавляют» фтор и фосфор, не влияющие на усилие сварки. Толщина слоя А120з на поверхности контактных площадок, которая для исследованных образной лежит в пределах 1,1-2,2нм, и количественное содержание сторонних включений С и О оказывают влияние на прочность микромонтажиых соединений. Г)рн этом образцам с большей толщиной слоя А1;03 соответствует большее усилие сварки.

В результате анализа установлено, что более высокому усилию сварки соответствует более высокое содержание углерода и кислорода в объеме пленочного покрытия из сплава А1-Б1. Если в образцах с усилием сварки до 0,5 Н присутствующий в поверхностном слое углерод сконцентрирован в поверхностном слое толщиной 4-10 нм и практически исчезает через 4 мш!уты травления, то в обоазцах с усилием сварки выпте 0,7 Н концентрация его сохраняется практически постоянной за все время травления.

В значительной мере поверхность алюминия очищается от загрязнений обработкой в плазме аргона, что существенно уменьшает усилие сварки и повышает прочность сварного соединения.

Оже-электронный анализ элементного состава тонкопленочного по-, крытая по толщине при послойном стравливании ионами АГ+ с энергией 2 кэВ при токе 7.10'7 А показывает, что характер зависимости концентрации А1, О и С по глубине определяется условиями нанесения тонких пленок (в частности, остаточным давлением в),

2. Впервые установлено влияние материала основы выводных рамок (корпусов) БИС н материала покрытий на качествешше показатели микромонтажных онерацпй.

Установлена корреляционная взаимосвязь морфологии поверхности тонких пленок с изменением материалов (29Н1С, 42Н, К65) основы выводных

рамок (корпусов) БИС. Определены способы подготовки поверхности контактных площадок кристалла и выводной рамки (корпуса) перед УЗ- и термо-эвуковой мнкросваркон. Разработан способ получения многослойного функционального покрытия па контактных площадках кристалла ц вывода БИС.

3. Изучена кинетика электровосстановления золота из фосфорнокислых злектрол1гтов. Определены кинетические параметры и порядок электрохимической реакции по комплексу. Рассчитано среднее координационное число по разряжающему иону. Установлен механизм катодного процесса и состав электрохимически активного комплекса.

Рассмотрены процессы массонереноса при элекгровосстановлении золота из электролитов, содержащих дицианоаурат калия и фосфатный буфер, "содержащий избыток яиганда. Рассчитаны концентрации ионов в объеме электролита, а также состав прнкатодного слоя в зависимости от плотности поляризующего тога.

Определена энергия активации процесса золочения при нулевом и предельном перенапряжении. Установлено, что использование ультратонкого золотого покрытия технологически целесообразно, так как при этом качество микросварных соединений при использовании разработанных методов практически не ухудшается.

4. Изучены функциональные свойства никелевых покрытий. Показано, что качественная УЗ-сварка реализуется при наличии в покрытиях небольшого количества индия. Разработан и оптимизирован электролит для нанесения сплава никель-индий. Параметры оптимизации: усилие отрыва алюминиевой проволоки после УЗ-сваркн, твердость и степень блеска покрытия. Факторы оптимизации: концентрация никеля, индия, фталамида и бутиндио-ла-1,4 в электролите.

Исследованы физико-механические свойства никелевых покрытий в зависимости от режима электролиза и определены факторы, обеспечивающие получение надежных межсоединений УЗ-сваркой.

5. Пропускание постоянного электрического тока 0,3-0,4 А в направлении, стимулирующем диффузию алюминия при формировании УЗ-сваркой микросоединений алюминиевых проволочных выводов к контактным площадкам микросхем, способствует увеличению прочности соединений в 1,5-1,8 раза, сокращению числа дефектов до 3%. Это обеспечивает условия для замены золотых покрытий корпусов БИС никелевыми. Статистическое моделирование процесса УЗ-микросварки алюминиевых проволочных выводов к контактным площадкам корпусов БИС, покрытых пленками сплава никель-индий, толщиной 4-6 мкм, позволило определить значения факторов, при которых достигается максимальная прочность микросварного соединения.

6. Представлены результаты исследований влагосодержания и структурных особенностей пленок TiOj и Si03, используемых в качестве защитных и интерференционных покрытий. Показано, что метод лазерного испарения и

обработки пленок в процессе осаждения даст эффективную возможность получения плотноупаковпнных структур с заданными свойствами.

Показана возможность активации процесса осаждения металлов лазерным излучением н получения высококачественных (¡¡ункпиот.тьпыч покрытий.

Наибольшее применение при локальном нанесении металлических пленок нашли методы, использующие лазерную стимуляцию, при этом исключается предварительное маскирование изделий и обеспечивав! ся формирование слоёв в виде рисунка с высокой разрешающей способностью.

7. Переход на медные рамки с локальным покрытием серебра определил доработку автомата ЭМ 4060П в части усовершенствования УЗ-генератора, преобразователя и блока формирования шарика. Это дало возможность снизить температуру разварки при наложении УЗ колебаний до 250°С.

Внедрение термозвуковой сварки, кроме снижения степени окисления рамки, позволяет увеличить механическую прочность микромонтпжных соединений на разрыв н прочность сварного соединения на сдвиг.

Совместное действие температуры, энергии УЗ-колебаний и усилия натруження инструмента обеспечивает оптимальную степень обжатия при термозвуковой сварке.

8. Устройство импульсной активации применено в составе автоматических установок УЗ-микросваркн ЭМ-4020 для микросварки проволочных выводов с контактными площадками интегральных микросхем.

Разработанные электропреобразователь для гальванотехнологин, устройство для нанесения гальванических покрытий и гальваническая магнитная подвеска используются при электрохимическом нанесении тонких пленок на предприятиях-производителях корпусов (выводных рамок) СБИС.

9. Показано, что, технология и маркетинг современной интегральной элем нтной базы - основа выхода на мировые рынки.

Микроэлегстронные изделия, производимые НПО "Интеграл", широко известны на мировом рынке электронных компонентов из-за их хорошего сервиса, высокого качества и конкурентоспособных цен.

Рынок изделий бытовой электроники (электронные часы, калькуляторы) в Юго-Восточной Азии завоеван и расширяется благодаря высокому качеству и низкой себестоимости кристаллов, что обеспечивается применением оригинальных технологических процессов и дешевых материалов.

На основе разработанных технологий и методов в НПО «Интеграл» за период с 1992г. по 1998г. разработано и внедрено около 200 типов новых и '.дедин микроэлектроники, что позволило увеличить обьем выпуска изделий с 113 млн.шг. б 1992г. до 300 млн.шг. в 1998г.

Благодаря разработке и внедрению новых методов формирования функциональных тоикоплёночных покрытий и мнкромонтажа кристаллов в целом по отрасли достигнута экономия золота в количестве 1210 кг, что в стоимостном выралсенпи составляет 11260000 долларов США.

Освоенные изделия ыикроэлсмроннки используются предприятиями Республики Беларусь в промышленности.» бытовой технике (телевизоры, а и-iouai нитолы, электршшые часы, АТС, телс([ю1шые карточки, автомобильные и тракторные генераторы и др.). Большой объем новых изделий микроэлектроники (свыше 200 млн.щт.) экспортируется в СНГ и дальнее зарубежье, причем основными рынками сбыта продукции являются Тайвань, Г онконг, Корея, США, Китай, Сишкпур.

10 Результаты диссергацнонной работы внедрены в учебный процесс БГУ, БГУИР, БГТ1А и при активном участии автора используются в процессе подттовки научных и инженерных кадров в области информационных технологий, микроэлектроники, радиофизики и радиотехники.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РДГ.ОГ

Монографии

1. Емельянов В.А. Структура и организация управления производством в микроэлектронике. - Минск: Технология, 1997. - 164 с.

2. Аппаратные средства контроля параметров твердотельных структур в производстве СБИС / В.А.Емельянов, В.В.Баранов, Л.ДБуйко, Т.В. Петлнцкая, Н.К.Касинскпй. - Минск: НПО ''Интеграл", 1997.- 94 с.

3. Емельянов В.А., Иванов И.А., Мрочек Ж.А. Вакуумно-плазменные способы формирования защитных и упрочняющих покрытий. - Минск: Бесг-принт, 1998.-284 с.

4. Емельянов В.А. Быстродействующие цифровые КМОП БИС. - Минск: Полнфакт, 1998. - 326 с.

5. Методы контроля параметров твердотельных структур СБИС / В.А. Емельянов, В.В.Баранов, Л.Д.Буйко, Т.В.Петлицкая. - Мн. i Бестпршгг, 1998. -108 с.

6. Емельянов В.А. Корпусироваше интегральных схем. - Минск i Полифает, . 1998.-358 с.

Статьи, брошюры и материалы конференций

7. Емельянов В.А., Лашш В.Л., Хмыль A.A. Сравнительная эффективность гальванических покрытий корпусов шгтсгральных схем и мнкросборок (обзор). - Минск: БелНИИНТИ, 1983 - С.47-93.

8. Ануфриев Л.П., Емельянов В.А., Михайлов Т.К. Повышение надежности соединений в металлостеклянных корпусах ИМС // Элегсгротш промышленность. - 1991. -Вып.7. - С.51-53.

9. Емельянов В.А., Федосенко H.H., Шершнев Е.Е. Лазерный метод получения плотноупаковашюй структуры тонких пленок / / Электронная техника,-1992. - Cep.ll. Лазерная техника и оптоэлектрошгка. - Вып.3-4. - С.46-48.

10. Масс-спектрометрическое исследование медных пленок, сформированных лазерным воздействием /В.А.Емельянов, Н.Н.Федосенко, Н.И.Тишкоп, В.Г. Шолох, В.АЛенязь // Журнал прикладной спектроскопии. - 1992. -Т.57, № 5-6. - С.526-529.

11. Концентрационные изменения в объеме раствора и прикатодном слое при элсктроосаждснии золота из фосфорнокислых электролитов / B.C. Кубла-новский, В.И.Мирошниченко, К.И.Литовчснко, В.А. Емельянов // Укр.хим. журнал. - 1993. - Т.59, № 4. - С.453-456.

12. Ануфриев Л.П., Емельянов В.А. Метод термического воздействия - наиболее эффективный для оценки прочности сцепления гальванического покрытия // Электронная промышленность. - 1993. - Внп.4. - С.45-46.

13. Еметьянов В.А., Е.Б.Шсршнев. Формирование стабильного зазора при изготовлении крупногабаритных жидкокристаллических панелей //Электронная промышленность. - 1993. - Вып.5. - С.20-21.

14 Влшшне редишои элаарошш ни структуру и физико-механические свойства зологых гшкрьшш / В.С.Кубшшовскнн, В.А Емельянов, К11. Лн-швченко, Л П.Апуфриеи //Гальванотехника и обработка поверхности. - М.:

1993. - ьып.З. -С.31-37.

15. Получение прозрачных токонроводящих покрытий реактивным напылением с помощью непрерывною СОг-лазера / В. А Емельянов, А.С. Танасей-чук, НП Федосенко, ЕЕ! Лершнев // Электронная техника. Сер. 11, Лазерная техника и онгозлектроннка. - 1993. - Вып. 102. - С.42-44.

16. Емельянов В. А., Федосенко Н.Н, Шершнев Е.Б. Особенности формирования металлических пленок на кварцевой подложке при лазерном воздействии // Электронная техника.. Сер. 11, Лазерная техника и онгоэлектроника. -1993. - №3 4. -С.17-19.

17 Энергия активации процесса электрохимического восстановления зопош из фосфорно-киелых электролитов / В.СКублановский, К.И. Лнтовченко, В 11. Мирошниченко, П.А.Емельянов // Укр.хим. журнал. - 1993. - 'Г.59, № 8. - С.824-828.

Структура, морфология и удельное сопротивление пленок поликрнсгал-лпческото кремния, легированных в процессе роста фосфором / Ь.А. Емельянов, В.П.Лесникова, А.С.Турцевич, В.Я.Красницкий, О.Ю.Наливайко, С.В.Кравцов, Т.В.Макаревич //Твердотельные пленки, Швейцария, июль

1994. - Вып.2(248). - С. 156-161.

19. Влияние условий роста изготовления ЬРСУО поликремшш, лепфованно-го фосфором в процессе роста, в системе моносилаь/фосфнн на кинетику процесса осаждения / В.А.Емелышов, В.Я.Красницкий, С.В.Кравцов., 0.10. Налньайко, А.С.Турцевич / / Твердотельные пленки, Швейцария, август 1994. - Вып. 1(247). - С.28-31.

20. Тангенциальное распространение вольфрама в области контакта при восстановлении У/Р-кремннем / В.А.Емельянов, А.С.Турцевич, В.П.Лесгшкова, О.Ю.Наливайко, О.Э.Сарычев, П.В.Румак, Л.Г.Семенов // Физика малоразмерных структур, Швейцария, 1995. - Вып.4/5. - С.121-130.

21. Влияние оггтнческого излучения при локальном формировании тонких пленок электрохимическим методом / А.А. Хмыль, Н.Н.Федосенко В.А. Емельянов, В.Г.Шолох, А.В.Шапчиц, И.А.Першин // Журнал прикладной спектроскопии. - 1996. -Т.63, № 3. -С.506-509.

22. Интенсификация процесса электроосаждешы олова из сернокислого электролита в присутствии поверхностно-активных веществ / Л.Н.Новикова,

A.Л.Достанко, В.А.Емельянов, Л.Д.Буйко, В.В.Цыбульский, А.А.Хмыль // Вести АН Беларуси. Сер.физ.-техн.наук. - 1996. -Вып.З. - С. 12-17.

23. Лазерное термораскалывание хрупких неметаллических материалов/

B.А.Емельянов, В.А.Зайцев, С.В.Шалупаев, Е.Б.Шершнев // Лазерные новости. - М.: НИИ "Полюс". -1996. - Вьш.З. - С.37-41.

24. Апалш процесса формирования алмазоподобных углеродных пленок из лазерной эрозионной плазмы / Л.П.Достанко, В.А.Емельянов, С.П. Мары-шев, В.Я Ширниов // Вести Академиин Паук РБ. Сер.физико-технич.наук. -1996. -№ 1. -С.58-61.

25. Емельянов В. А.. Ширниов В.Я., Федосенко Г.Н. Свойства алмазоподоб-ных пленок, полученных методом лазерного испарения / / Прикладная спек. тросконня. - 1996. - Т.63, № 3. - С.525-527.

26. Применение энергетических пучков д.ш получения алмазопедобных углеродных пленок / А.ГТ.Досганко, С. М.Завадский, В.А.Емельянов, В.В. Панков, И.В.Свадковский // Электронная обработка материалов. - 1996. -№ 2. - С.37-41.

27. Кинетика и механизм катодного восстановления золота из фосфорнокислых электрол1ггов / К.И.Литовченко, В.^.К'ублаиовскнй, В.А.Емельянов, Л.П.Ануфрнев // Укр.хнм. журнал. - 1997. - Т.63, № 5-6. - С.43-48.

28. Исследование структуры алмазоподобных пленок методами лтомио-силовой микроскопии и рамановской спектроскопии / В.А.Емельянов, Г.Н.Федосенко, С.А.Чижик, В.Я.Ширипов // Вести Академии Наук Ро. Сер.фн зико-гехнич.наук. - 1997. - № 2. - С.30-35.

29. Ануфриев Л.П., Емельянов В.А. Рационализация использования золота при изготовлении интегральных Схем // Электронная промышленность. -1986. - Выи.3(151). - С.55-56.

30. Хмыль А.А, Ланин В.Л, Емельянов В.А. Исследование свариваемости проволочных выводов с никелевыми покрытиями контактных площадок ИС // Электронная техника. Сер.6. -1986. - Вьш._(213). - С.9-12.

31. Емельянов В.А. Металлостекллнны.е корпуса с покрытиями на основе сплавов никеля для ИС // Электронная промышленность. - 1987. - Вып.1Т. -С.70.

32. Гальваническое никелирование корпусов интегральных схем / A.A. Хмыль, А П.Достанко, В.А.Емельянов, В.Л.Ланин // Электронная техника. Сер.7, Технология, срг. произв. и оборудов. - 1987. - Вып. 1(140). -С.8-12.

33. Оптимизация состава электролита нанесения сплава никель-индий / Л.Г. Новиков. Г.П.Шульпин, В.А.Флеров, В.А.Емельянов, Г.А.Курног*'ин. K.M. Элькинд // Электронная техника Сер.7, Технология, орг. произв. и обору-доз. - 1987. - Вып. 1(140). - С.32-37 '

34. Емельянов В.А., Ланин В.Л., Хмылъ.А.А. Ультразвуковая микросварка проволочных выводов с контактными площадками ИС // Электронная промышленность. - 1937. - Вып.2Т. - С.71.

35. Емельянов В.А. Сравнительная эф ' гктивность защитных пленочных покрытий корпусов интегральных с.хсм // Электронная техника. Сер.7, Технология, орг. произв. и оборудов. - 19"7. - Вып.3(142). - С.22-23.

36. Состав, структура и устойчивость злектралямческих сплавов олово-пикель / Л П.Ануфриев, В.А.Емельянов, B.C. Кублаповскнн, К.И. Лнтов-ченко // Электронная техника. Сер.2. - 1988. - Вып. 1(12). - С.4К-59.

37. Л.Г1.Ануфриев, В.А.Емельянов, С.А.Козина. Электролитическое получение сплава никель-индии // Электронная промышленность. - 1988. - Выи. 1Т(34). -С.70-71.

38. Получение качественных электролитических покрытий сплавом олово-никель / В.А.Емельянов, В.С.Кублаповскнн, К.И.Лнтовченко, В.Н. Ннки-цнко // Электронная промышленность. - 1988. - Выи.5. - С.36-37.

19. Моделирование и оптимизация ульразвуковой мнкросваркн для мнкро-контажа интегральных схем / А.П.Достанко, В.А.Емельянов, В.Л.Ланин, VА. Хмыль // Электронная промышленность. - 1988. - Вын.6 - С.16-17. К). В.А.Емельянов, В.Т.Рябиков. Исследование коррозионной стойкости корпусов ИС типа 401.14-3,4,5,6 // Электронная техника. Сер.8. -1989. -Йып.2(134). - С.42-4-1.

41. Стабильность свойств контактных соединений, выполненных ультразвуковой мнкросваркой при сборке ИС / В.А Емельянов, В.Л.Ланин, P.A. Новожилова, Е. А.Русанова, А.В.Тимошенко, А.А.Хмыль //. Спецэлектроннка. Сер.З, Микроэлектроника. - 1990. - Вып. 1(55). - С.3-6.

42. Повышение качества сборки и монтажа интегральных схем / Л.П. Ануфриев, В.А.Емельянов, Л.К.Кушнер, В.Л.Ланин, А.А.Хмыль // Электронная промышленность. - 1990. - Вып.5. - С. 11-12.

43. Оценка паяемости гальванических покрытий токопроводящих элементов электронной аппаратуры / В.А.Емельянов, В.Л.Ланин, Л.К.Кушнер, A.A. Хмыль. // Электронная техника. Сер,7, Технология, орг. произв. и обору-дов. - 1990. - Выл.3(160). - С.68-71.

44. Закономерност и формирования периодическими токами функциональных свойств покрытий сплавом никель-шщнй / В.А.Емельянов, Е.Н.Долгих, С.С.Крутликов, В.Л.Ланий, Е.А.Русанова, А.А.Хмыль // Спец. электроника. Сер.З, Микроэлектроника. - 1990ю. - Выи. 1(55). - С.23-27.

45. Мшфокоигактированис проволочных выводов в твердой фазе / В.А: Емельянов, А.П.Достанко, В.Л.Ланин, А.А.Хмыль // VI научно-техническая конференция "Контактроника-88" : Материалы конференции. -г.Быдтощ, ПНР, 9-11 мая 1988. - 1-12,

46. Емельянов В.А., Ланин В.Л., Хмыль A.A. Ульразвуковая микросварка соединений в корпусах ИМС, не содержащих драгоценных металлов // Состояние и перспективы развития сборочного оборудования / Материалы научно-практической конференции. - Минск, 199J. - С.57.

47. Процессы электрохимического золочения в фосфорнокислых электролитах / В.А.Емельянов, В.С.Кублановский, К.И.Лнтовченко, В.И. Мирошниченко // Экологически многие технологии / Материалы научно-практического семинара, г. Хмельницкий, 24-26 марта 1992. - С.36.

48. Емельянов O.A., Ланнн В.Л., Хмыль A.A.. Ультразвуковая микроснарка соединении в корпусах интегральных микросхем, не содержащих драгоценных металлов / / Материалы Всесоюзной конференции "Маркетинг, технология и оборудования микросваркИ-иаики в производстве ИЭТ". -М., 1992. -С.49-55.

49. Емельянов В.А., Ланин В.Л., Хмыль A.A. Ультразвуковая микросварка соединений в корпусах интегральных микросхем, не содержащих драгоценных металлов // М.: Центр. РосснПск. Дом знаний. - 1992, - С.4У-55.

50. Материалы и технология контактных соединений, выполненных ультразвуковой микросваркой / А.П.Достанко, В.А.Емельянов, В.Л.Ланнн, А.А.Хмыль // Труды XVI Мсжд^ародной конференции по электрическим контактам. - Лоуборо, Англия, 7-11 сентября 1992. - С.255-261.

51. Электрохимические и фотохимические процессы на золотом электроде прнкатоднон поляризации / В.С.Кублановскнй, Г.Я.Колбасов, К.И. Литов-ченко, В.И. Мирошниченко, В.А.Емельянов // Доклады АН Украины. -1-993. -№ 1.-С.79-83.

52. Емельянов В.А., Федосенко H.H., Федосенко Г.Н, Лазерный метод формирования прозрачных проводящих покрытий // Международная конференция по оптике, средствам отображения и контрольно-измерительным приборам. - Сан Диего, США, 24-29 июля 1994г. - С.21.

53. Емельянов В.А., Ланнн В.Л., Хмыль A.A. Активация процесса ультразвуковой микросварк" // Международная научно-техническая конференция. Материалы конференции. - г.Нарочь, 1996. - С.48-52.

54. Емельянов В.А., Ланнн В.Л., Ласгочника В.Ф, Сборка ИМС на ленточных носителях по стандартам "LG" // II междупарод. научпо-техн. конференция. -г.Нарочь, 1997. - Материалы конференции. - С.186-191.

55. Моделирование температурных напряжений й металлизнровапиой кремниевой подожке в условиях быстрого инфракрасного нап>свання / А.П.Достанко, В.В.Баранов, В.А.Емельянов, Д.Звягов, А.Костюксвич, С.Кувдло, И.Щукина // Общие разработки интегральных микросхем и систем. 5 Международная конференция, г.Лодзь, Польша, 1998. - Материалы конференции. - С.203-208.

56. Емельянов В. А. Технология и маркетинг современной конкурентоспособной интегральной элементной базы / / Современные средства связи. - III Международная НТК. - г.Нарочь, \Ъ6. - Материалы конференции. - С.13-16. Тезисы докладои

57. Емельянов В.А., Волков И.Н., Хмыль A.A. Исследование влияния режимов электролиза на фи шко-мсхаштческнс свойства никелевых покрытии / / Пути совершенствования технологических процессов, материалов и оборудования в производстве современных изделий радиоэлектроники / Республиканская 1-1ГК. - Минск, 1983. - 4.1. - С.222.

58. Емельянов U.A., Кушнер Л К., Лапин В.Л. Исследование процесса химического полирования корпусов // Пути совершенствования технологических процессов, материалов и оборудования в ироп юодстне современных изделии радиоэлектроники / Республиканская НТК. - 4.1. - Минск, 1983. - С.48.

59. Емельянов В.А., Лапин В.Л., Хмидь A.A. Ульразвуковая микросварка межсоединении ншегральных схем но ник.левым покрытиям // XXXIX Всесоюзная научная сессии, посвященная Дню радио. - М., 198-i. - С.85.

60. Емельянов В.А., Лапин В.Л., Хмыль A.A. Исследование процесса ультразвуковой микросварки проволочных выводов по никелевым покрытиям корпусов интегральных счем // Состояние и перспективы развития микроэлектронной техники / Всесоюзная научная конференция. - Минск, 1985. - 4.2. -С.220.

61. Емельянов В.А. Кушнер Л.К., Хмыль A.A. Разработка процесса подготовки поверхности корпусов полупроводниковых приборов // Состояние и перспективы развития микроэлектрошюй техники / Научная конференция. -Минск, 1985. - 4.2.-С.209.

62. Проволочный мнкромонтаж интегральных схем с никелевым покрытием / В.А.Емелыипв, Л.К.Кушнер, В.Л.Ланин, А.А.Хмыль // XII Всесоюзная научная конференция но микроэлектронике. - Ч.VI. - Тбилиси, 1987. - С. 183.

63. Емельянов В. А., -мании В.Л., Хмыль A.A. Оптимизация ульразвуковой микросварки проволочных выводов с никелированными контактными площадками ИС // XLII Всесоюзная научная сессия, посвященная Дню радио. -М., 1987. - С.93,

64. Электроосаждение функциональных покрытий сплавами на основе никеля / В.А Емельянов, В.СЛСублановский, К.И.Литовченко // Теория и практика защиты металлов от корроши / Куйбышевская обл.МНТК, Куйбышев, 1988. - С. 117.

65. Емельянов В.А., Ланин В.Л., Хмыль A.A. Ульразвуковая микросварка проволочных выводов с повышенным качеством соединений // XLVI Всесоюзная научная сессия, посвященная Дшо радио. -М., 1991. • С.140.

66. Ануфриев Л.П., Емельянов В.А., Михайлов Т.К. Повышение коррозийной стойкости гальванических покрытий ИЭТ // Состояние повышения на-деясности ввдеомаг'1итофонов / Научно-техническая отраслевая конференция. - Новогрод, 1992. -. - С.94.

67. Ануфриев Л.П., Емельянов В.А. Влияние частоты it скважности импульсного Toica на коррозионную стойкость золотого покрытия изделий электронной техники // Электроэнергетика / Научно-техническая конференция - г.Мариуполь, 1992 -Т.З. - С.14.

68. Оптические свойства алмазоподобных углеродных пленок, полученных лазерным методом / В.А.Емельянов, Н.П.Федосенко, Г.Н.Фсдосенко, Е.Б.Шершнев // 2-Международная конференция "Передовые технологии в производстве материалов". - Минск, 1997. -С.32-33.

69. Емельянов В.Л., Ланин В.Л., Ласточкина В.Ф. Сборка ИМС в корпусах с ульратонким золотым покрытием // Научно-техническая конференция " Материалы, технологии, инструмент". - Минск, 1998. -Т.З. - № 2. - С. 112.

70. Емельянов В.Д., Кллошкнн А.Э., Мужнченко О.Г. Проблемы при сборке VLSI в PBGA и CSR корпусах // Тез. Докл. Международной конференции SEMI. - Зеленоград, Россия, 1998. - С.44-45.

Информационные листки

71. Полуавтоматическая линия сборки и прихватки армат>:ры ИС тина 401.14-5 (сх-74) / В.А.Емелья..ов, А.Я.Калюко, В.Н.Лузай, Я.М.Израилев. -ИЛ № 91-0585. - ВИМИ. - 2 с.

72. Емельянов В.А., Изранлев Я.М., Калюко А.Я. Установка насосная для перекачки гчелот / ИЛ № 062-91. - ГомЦН Ш. - 2 с.

73. Емельянов В.А,. Изранлев Я.М., Калюко А.Я. Станция насосная для перекачки ацетона / ИЛ № 058-91. - ГомЦН'П 1,- 2 с.

74. Емельянов В.А., Изранлев Я.М., Калюко А.Я. Установка дня виброобработки деталей / ИЛ 070-91. - ГомЦНТИ,- 2 с.

75. Емельянов В.А., Израилев Я.М., Калюко А.Я. Установка резки пенопо-листирола / ИЛ № 052-91. - ГомЦН'ГИ,- 2 с.

76. Автоматическая линия сборки и сварки арматуры ИС типа. 401.14-5 (Сх.74, / О.Я.Дроздов, А.П.Диниленко, В.А.Емельянов, Я.М.Израилев // Передовой производственно-технический опыт. - ИЛ № 92-0006. - ВИМИ. -2 с.

77. Замена золотого покрытия на покрытие никелем и его сплавами в производстве корпусов интегральных микросхем / В.А.Емсльянов, Г.В.Кардассва, В.Т. Рябиков, Л.П.Сопот, В.В.'Гяжкороб // ИЛ № 92-0827,- ВИМИ. - 2 с.

78. Автоматическая линия для литья под давлением оснований корпусов ИС / Ь.Т.Бодиловский, В.Л.Емельянов, Я.М.Израилев, А.Я.Калюко // ИЛ № 92-0667,- ВИМИ. - 2 с.

Па енты, авторские свидетельства

79. A.c. 1161593 СССР. Раствор для химического полирования ковара и никеля/ Достанко А.П., Емельянов В.А., Кушнер Л.К., Рябиков ВТ., Тыченок В.Ф., Хмыль A.A. -№3661383; Заявл.11.08.83; Отбл.БИ № 22. - 1985 г.

80. A.c. 1J65093 СССР. Способ электрохимической обработки изделий из никеля и никелевых сплавов / Ануфриев Л.П., Дубрава М.И., Достанко А.П.. Емельянов В.А., Морозов И.Г., Пы, ко И.А., Рябиков В.Т., Хмыль A.A. - № "<718982; Заяил.3.04.84; Не публ.; ДСП.

81. A.c. 1230043 СССР. Способ ульразвуковой сварки / Достанко А.П.. Емельянов В.А., Ланин В.Л., Хмыль A.A. - № 3792780; 3япл.24.09.34; Не публ.; ДСП.

82. A.c. 1269545 СССР. Гальваническая магнитная подтзсска / Ануфриев Л.П., Васько А.Т., Емельянов В.А., Зайчснко В.Н., Израилев Я.М. - № 3809154; Заявл.20.09.84; Не публ.; ДСП,

8.3. A.c. 1277644 СССР. Электролит для осаждения покрытий сплавом никель-индий / Элькинд К. М., Емельянов В.А., Новиков Л.Г., Пархоменко М.К , Шулышн Г.П. - Jfc 3723867; Заявл.9.04.84; Не публ; ДСП..

84. A.c. 1321199 СССР. Способ подготовки поверхности коьара перед ультразвуковой сваркой / Емельянов В.А,, Кублановский B.C., Литовченко К.И., Корпит С.А., Ануфриев Л.П. - № 4141126; Заявл.31.10.86; Не публ.; ДСП.

85. A.c. 1438276 СССР. Электролит для осаждения покрытий из сплава никель-индий / Кублановский B.C., Емельянов В.А., Козина С.А., Литовченко К И., Ануфриев Л.П. - № 4120690; Заявл. 17.09.86; Не публ.; ДСП.

86. A.c. 1461042 СССР. Электролит для нанесения блестящих покрытий сплавом олово-никель / Ануфриев Л.П., Емельянов В.А., Кублановский B.C., Никитенко В Н., Литовченко К.И., Ануфриев Л.П., Танчук IO.B. - № 4194729; Заявл. 12.02.87; Не публ.; ДСП.

87. А.с, 1167416 СССР. Электролит золочения / Ануфриев Л.П. Емельянов

B.А., Кублановский B.C., Литовченко К.И., Мнропп щенко В.И., Танчук Ю.В. - № 4720751; Заявл. 19.07.89; Не публ.; ДСП.

88. A.c. 1823531 СССР. Способ получения многослойного функционального покрытия на корпусах интегральных схем / Емельянов В.А., Кушнер Л.К., Куцекко В.К., Лапин В.Л., Хмыль A.A. - № 4907619/26'; Заявл.4.02.91; Не публ.; ДСП.

89. A.c. 1718557 СССР. Электролит никелирования / Емельянов В.А., Герасимова О.О., Литовчецко К.И., Никитенко В.Н., Кублановский B.C., Михайлов Г.К. - № 4790578; Заявл.5.02.90; Не публ.; ДСП.

90. A.c. 1830961 СССР. Устройство для нанесения гальванического покрытия / Емельянов В,А., Куценко В.М., Михайлов Г.К., Хмыль A.A. - № 4874437; Занвл.2б. 10.90; Не публ.; ДСП.

91. Пат.812 РБ. Прямонакальный катод и способ его изготовления / Емельянов В.А., Рабкин Л.В. - № 166-5019836; Заявл.25.11.1991; Не публ.; ДСП.

92. Г1ат.2032 CI BY, МПК C25D21/12. Элекгропреобразователь для гальва-ногехнологии / Крунель П.Н., Куценко В.М., Хмыль A.A., Саковец С.И., Емельянов В.А. - № 191А; 3аявл.19.03.1993; Опубл. 30.03.1998 // Афщыйны бюлегэнь/ Дзнрж.пат.ведамстгз Рэсп.Беларусь. - 1998. - № 1. ■

C.115.

93. Пат.2339 РБ. Способ ультразвуковой сварки / Достанко А.П., Емельянов В.А., Ланин В.Л., Хмыль A.A. // Афщыйны бюлетэнь / Дзярж. пат. вепзм-ства Рэсп.Беларусь. - 1998. - № 3. - С.97.

Учебные н учебно-методические пособия

94. Емельянов В.А., Саковец С.И., Хмыль A.A. Методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию "Оценка технологичности изделия". - Минск.: БГУИР, 1994. - 115 с.

95. Емельянов В.А., Ланин В.Л., Хмыль A.A. Общие принципы проектирования технологических процессов производства радиоэлектронных средств

// Конспект лекций по дисциплине "Технология РЭС и автоматизация производства". Часть 1. - Минск: БГУИР, 1993.-62 с.

96. Плазменно-электролитическая отделка поверхности, Методическая разработка по дисциплине "Оборудование электронной и элионной обработки"

. / В.А.Аинснмович, А.П.Достачко, В.Л.Емельянов, А.А.Хмыль. - Минск: БГУИР, 1995. - 38 с.

97. Емельянов В.А., Ланнн В.Л., Хмыль A.A. Технология печатных многослойных и коммутационных плат. - Минск: БГУИР, 1996. - 104 с.

98. Емельянов В.А., Ланин В.Л., Хмыль A.A. Моделирование и оптимизация технологических процессов // Конспект лекций но дисциплине "Технология РЭС и автоматизация производства". Часть II. Минск: БГУИР, 1996. - 76 с.

99. Методическое пособие к курсовому проектированию по дисциплине "Технология РЭС и автоматизация производства" / А.П.Достанко, В.А. Емельянов, В.Л.Ланин, А.А.ХмыА. Минск, t БГУИР, 1997. - 103 с.

100. Емельянов В.А. Системы качества в микроэлектронике. Учебное пособие. - Минск: Беларуская навугэ, 1997. - 143 с.

101. Емельянов В.А., Ланин В.Л., Хмыль A.A. Технология электрических соединений в производстве электронной аппаратуры. Минск:Бестпринт, 1997.- 113 с.

102. Емельянов В.А., Ланин В.Л., Хмьтль A.A. Проектирование и оптимизация технологических процессов прои1водства электронной аппаратуры // Учебное пособие. - Минск: Бестпринт, 1998. - 196 с.

4 2

I» 1 10 М Э

[¡шельпнау Híkiüj) Андрэешч

Капот руктиуиа-тэхналапчния метади i сродм

мнфамаитажу крышталау канкур ш издольных вырабау míкраэдскцюи!kí

!1-:!!iíUÜÍ!l!Ü il_ü!!iL!i мпфаэлектрошка. гэхналопя тошЛх шшнак, улыра-I )t.ciuüií t i )рма1Л'К<1К0й Mihpa'iuapici.

Аб'екчам даследаванняу з'яуляюцца тэхналапчныя працэсы ыираиаптажа крышталау DIC i нанясення iohkíx плёнак на крышталах i вы-ь.шпых рамках /карпусах/ В1С, а таксами зака.амернасш ix фарлнравання i мпфамашажа крытгалау.

Мэта працы - эфектыуныя канстру гыуйа-тэхналап .ныя мегады i сроды мйфамантажа крышталау у серыйиай вытворчасщ канкурэнтаздольных на сус-BcniLiM рынку вырабау м1краэлектрошю.

Прапанаваны i экспсрыментальна падцверджаны мехаш зм i кшетыка элетрашнчнага асаджэння металлау з комплексных злучэнняу, змяшчаючых невямм Л1шак лпанда; распрацаваны фенаменалапчнал мадэль аднаулення зо-лата з фосфарнакшлых электралиау, саставы электралиау i рэжымы асаджэння залатых i зола газамяняточых непланарных тонкапленачных пакрыццяу на крэмшявых крашталах i элементах канструкцьп кариусоу /вьшадных рамак/ BIC; устаноулены новыя заканамернасщ ф'архправання пленарных тонкаплё-начных пакрыццяу на выснове шматслойных структур тыпу Ti/Al-Si/MoSi2 i алмазападобных вугляродных плснак; распрацаваны эфектыуныя методы мпфамантажа крышталау, у прыватнасщ ультрагукавой зварк! з токавай сты-муляцыяй, забяспечваючыя атрыманне высокагрывалых злучэнняу, з\.лншэнне ушкпмай дэфектнасш крышталау, магчымаспь выкарыстання ультратошах залатых пакрыццяу i замены вывадных рамак з дэфщытных сшк.аау з лакальным залагым иакрыццйм на медные рамш з срэбраным пакрыццём, ягая дазволш удасканалщь тэхналапчнае абстаияванне i забяспечыць у ra n i не значную эка-homíio зола та - звыш i 200 кг.

На выснове раслрацаваных тэхналопй на НВА «Ьпэграл» acBoeitbi вы-рабы мЬфаэлекгроиш, пераважны аб'См яых /звыш 200 мш.адз./ экспартуецца у крашы СНД Л знаходзщь прыминепне у тэлевЬарах, аутамагштолах, электронных гадзпннках, АТС, аутамабшьных i трактарных генератарах i 1.д. / i далыше замежжа, дзе асноуным! рынкам1 збыту нытворчасш з'уляюцца Тайвань, Ганконг, Карэя, ЗША, Кпай, Cinranyp.

РЕЗЮМЕ

Емельянов Виктор Андреевич

Конструктивно-технологические методы и средства

микромонтажа кристаллов конкурентоспособных изделий микроэлектроники

Ключевые слопа: микроэлектроника, технология тонких пленок, ультразвуковой II термозвуковой мнкросварки.

Объектом исследования являются технологические процессы микромонтажа кристаллов БИС и нанесения тонких пленок на кристаллы и выводные рамки (корпуса).

Предмет исследований - физико-технологические свойства тонких пленок на кристаллах и выводных рамках (корпусах) БИС, а также закономерности их формирования и микромонтажа криста тлог

Цель работы • эффективные конструктивно-технотогических методы и средства микромонтажа кристаллов в серийном производстве конкурентоспособных на мировом рынке изделий микроэлектротгки.

Предложены и экспериментально подтверждены механизм и кинетика электрохимического осаждения металлов из комплексных соединений, содержащих небольшой избыток лиганда; разработаны феноменологическая модель восстановления золота из фосфорнокислых электролитов, составы электролитов и режимы осаждения золотых и золотозаменяющих непланарных тонкопленочным покрытий на кремниевых кристаллах и элементах конструкции корпусов (тл.шодных рамок) 1>ИС; установлены новые закономерности формирования иланарных гопкопллчочных покрытий на основе многослойных структур типа 'П/А1-51/Л1о512 и алма юггодобных углеродных пленок; разработаны эффективные мезоды микромонтажа кристаллов, в частности ультразвуковой сварки с юкогой стимуляцией, обеспечивающие получетгае высокопрочных соединений, снижение вносимой дефектности кристаллов, возможность использования у льтратонкн.ч золотых покрытий и замены выводных рамок из дефицитных сплавов с локальным золотым покрытием на медные рамки с серебряным покрытием. которые позволили усовершенствовать технологическое оборудование и. ' ,бсс1и;чить в отрасли значительную экономшо золота - свыше 1200 кг.

На основе разработанных технологий на НПО «Интеграл» освоены изделия микроэлектроники, преобладающий объем выпуска которых (свыше 200 млн шт.) экспортируется в а раны СНГ( и применяется в телевизорах, автомагнитолах, электронных часах, АТС, автомобильных и тракторных генераторах и др.) л дальнее зарубежье, где основными рынками сбыта продукции являются Гайт.аиь. Гонконг. Корея, США, Китай, Сингапур.

SUMMARY Emelyanov Victor Andreevich

Design and process methods and means

of chip mounting ^manufacture of competitive microelectronics devices

Key words: microelectronics, thin films technologies, ultrasonic and thermosonic bonding.

The object of the study are methods/processes of LSI chip mounting and of depositing thin films on chips and leadframes (packages). The subject of the study: physical arii} technological properties of thin films on chip and leadframe (package) of LSI as well as normalities of their formation and of chip mounting.

Purpose of the study: efficient design and process methods and means of chip mounting in rrrss production of competitive microelectronics devices. Proposed and experimentally proved were the mechanisms and kinetics of metal electrochemical deposition from complex compounds containing a sli'jht surplus of liganda; developed was phenomenological model of extracting gold from phosphatic eloctrolyies, electrolytes' compositions and modes of deporting gold and gold-substituting nonplanar thin-film coatings on Si chips and on elements of packages (leadframes) of LSIs; established were new regularities of forming planai thin-fiim coatings based on multilayer structures like TI/AI-SI/MoSI2 and diamond-like carbon films; developed were efficient methods of chip mounting and in particular that of ultrasonic bonding with current simulation which provides: durability of bonds, decrease in chip defect generation, possibility of using ultra-thin gold coatings and of replacing leadframes made of expensive alloys with local goid coating by copper leadframes with silver coating. This made it possible to improve process equipments and to savu more than 1,200 kg of gold. Based on the developed methods there were implemented devices the bulk of which (more than 200 mln pes) is exported to the CIS countries (applications: TV, car audio, electronic watches and clocks, exchanges, smart cards, automobile and tractor generators, etc.),and other countries with major markets in Taiwan, Hong Kong, Korea, USA, China, Singapore.