Alumínium fémezésű műanyagtokozott félvezető eszközök kloridos degradaciójának egyik forrása

Alumínium fémezésű műanyagtokozott félvezető eszközök kloridos degradaciójának egyik forrása D R . K A L M Á R G Á B O R - D R . N É N Y E I ZSOLT M E V Félvezető Fejlesztés

ÖSSZEFOGLALÁS

DR. KALMÁR

A pressure cooker test alkalmazása lehetővé tette a műanyagtokos félvezető eszközök vegyi hibamechanizmusainak pontosabb feltárá­ sát. A klór szennyezés eddig publikált forrásainak és degradációt keltő hatásának összefoglalása után közöljük újabb kutatási ered­ ményeinket, melyek szerint az eszközök Mór szennyezése bizonyos mosási-tisztítási műveletekből is származhat. Figyelembe véve a műanyagtokos félvezető eszközök különböző klórozott szénhidrogé­ nekkel szemben tanúsított érzékenységét, megjelöljük a tisztító vegyszerek azon csoportját, melyet a félvezető gyártók és felhaszná­ lók veszélytelenül alkalmazhatnak. ( A )

GÁBOR

1968-ban a BME-en vég­ zett oki. villamosmérnök­ ként. 1972-ben integrált áramkörös elektronikai szakmérnöki diplomát, 1973-ben „Félvezető tech­ nológiából" egyetemi dok­ tori címet szerzett a BME-en. A doktori érte­ kezését az MTA 1976.

évi pályázatán díjazták. 1970 óta a TUNGS­ RAM, majd 1982 óta a MEV Félvezető Fejlesz­ tésén dolgozik. Fő tevé­ kenységi területe a fél­ vezető eszközök megbízha­ tósága, hibamechanizmus kutatása, a technológia és a megbízhatóság kapcso­ lata.

Bevezetés A félvezető eszközök megbízhatóságával foglalkozó szakirodalom az u t ó b b i időben komoly figyelmet fordított a klór szennyezés h a t á s á r a és eredetére. T ö b b m e g h i b á s o d o t t félvezető eszköz nagy műszeres (EDS, SEM) hibaanalízise során Cl-t t a l á l t a k a degradációs t e r m é k b e n . Megállapították, hogy a félvezető eszközök belső fémezése ( A u — A l i l l . Ál—Al rendszer) összehason­ l í t h a t a t l a n u l gyorsabban korrodál akkor, ha víz­ nyomok mellett kloridszennyezés is van jelen. A kloridszennyezés lehetséges forrásaként általá­ ban a chipgyártás és a szerelés szennyeződéseit, esetleg m a g á t a tokozó m ű a n y a g o t teszik felelőssé, beépítés u t á n pedig speciális esetekben a sós kör­ nyezetet [ 1 , 2 ] . A t o v á b b i a k b a n n é h á n y olyan fizikai-kémiai, i l l . kémiai összefüggésre kívánjuk felhívni a figyelmet, melyeket a tokozott eszközök zsírtalanítása, galvani­ zálása és nyomtatott á r a m k ö r i lapokra való beforrasztása u t á n i tisztításkor célszerű figyelembe venni — főként a kloridszennyezés elkerülése érdekében. Ezen alkatrészek különböző vegyszeres kezeléseinek megtervezésekor számításba kell v e n n ü n k azt, hogy m ű a n y a g t o k o z á s ú eszközök esetén a fém, i l l . m ű ­ anyag részek illeszkedése soha nem tökéletes, így i t t az alkatrészek (főként a nagyobb teljesítményű, hűtőfelületet is t a r t a l m a z ó alkatrészek) esetenként kicsi réseket, tömítetlenségeket tartalmazhatnak. Ezeken bizonyos anyagok nem, vagy csupán alig képe­ sek á t h a t o l n i — m á s t í p u s ú anyagok azonban igen k ö n n y e n bekerülhetnek. U t ó b b i a k közül sok veszélytelenül újra kidiffun­ dál, i l l . kipárolog a tokból, egyesek viszont komoly megbízhatósági hibaforrásként épülhetnek be, i l l . maradnak vissza az eszközben. Ezek a m á r jelen­ levő, vagy a későbbi r a k t á r o z á s , i l l . felhasználás során

Beérkezett: 1983. X . 21. Híradástechnikd

XXXV.

évfolyam 1984. 2. szám

még bekerülő nedvességgel kölcsönhatásba j u t v a gyors elektrokémiai korróziót i n d í t a n a k el az esz­ köz belső fémezésén. Hermetikusság

és belső tisztaság

A m ű a n y a g t o k o s félvezető eszközök különböző igénybevételekkel szemben m u t a t o t t érzékenységét az alkalmazott tokozóanyag minősége, a szerelő­ szalag anyaga és felületi kiképzése (bevonata) erő­ sen befolyásolja. A szilikon bázisú m ű a n y a g o k kevésbé tapadnak a tok fém részeihez. Jobban tapadnak a fém részek­ hez az epoxi alapú m ű a n y a g o k , de ezek t ö m b ö s víz­ áteresztő képessége ( i l l . vízfelvétele) nagyobb, és egyes g y á r t m á n y o k egészen kis mennyiségben h i d rolizálható k l ó r t tartalmaznak [ 1 , 3, 4, 13, 14]. A szilikon bázisú m ű a n y a g és a szerelőszalag illesz­ kedésének javítására, i l l . a hermetikusság utólagos növelésére fokozott követelmények esetén a back filling technika h a s z n á l h a t ó . í g y nagy m é r t é k b e n csökkenthető az eszközök lyukassága, de tökélete­ sen hermetikussá így sem t e h e t ő k a m ű a n y a g t o k o s eszközök [2, 5]. A hermetikusság és ezzel e g y ü t t a belső tisztaság ellenőrzésére főként m ű a n y a g t o k o s eszközök esetén t ö b b e k k ö z ö t t az egyszerű gőznyomásos m ó d s z e r t alkalmazzák egyre szélesebb körben. Ez az eszközök 121 °C-os (vagy ennél nagyobb) hőmérsékletű és 100% relatív nedvességtartalmú (1537 Hgmm) víz­ gőzben t ö r t é n ő igénybevételét jelenti 2—96 órán á t [11, 12]. Ezt a vizsgálatot a tisztán kezelt eszközök jól el­ viselik (feszültség r á a d á s a nélkül) — még kisebb tömítetlenségi h i b á k esetén is. Rohamosan nő azon­ ban a kiesők száma, ha az eszköz belsejébe valaho­ gyan a k t í v klór szennyezés j u t o t t . Megbízhatósági vizsgálatainkat a szerves oldósze­ rek h a t á s á r a is k i t e r j e s z t e t t ü k : az oldószeres kezelé-

89

DR. NÉNYEI

sek u t á n a félvezető eszközökön gőznyomásos vizs­ g á l a t o k a t végeztünk. í g y összehasonlítást t e h e t t ü n k az egyes oldószerek m i k r o k l í m á t , esetleg tokozást károsító h a t á s á n a k kérdésében. A kapott eredmények a g y á r t ó k és felhasználók számára e g y a r á n t fontosak — és k v a l i t a t í v e rep­ rodukálhatók.

Alumínium fémezésü félvezető eszközök mechanizmusa

90

1906-ban, a veszprémi egyetemen végzett, oki. vegyészmérnök. 1975-ben doktorált a BME Villa­ mosmérnöki Karán. 1966 óta a TUNGSRAM, majd 1982 óta a MEV Félvezető Fejlesztésén dolgozik. 1978 — 80 kö­ zött Humboldt-ösztöndí­ jas, kutatómunkát vég­ zett az Aacheni Műszaki Egyetemen. Fő munka­ területe a félvezető eszkö­ zök elemtechnológiájának fejlesztése.

korróziós

Az elektrokémiai korrózió alapfeltétele, hogy ned­ vesség, (szennyező-) ionok és elektromos erőtér le­ gyen az elektród környezetében. A nedves környezetben m ű k ö d ő félvezető eszközök meghibásodásának leggyakoribb oka az alumínium fémezés korróziója [4]. Ez a probléma a V L S I tech­ nika terjedésével egyre növekszik. Az integráció növekedésével ugyanis a belső fémezési csíkok m é g keskenyebbek lesznek, ezáltal növekszik fajlagos terhelésük és érzékenységük [15]. A hibamechanizmust bonyolítja az is, hogy különböző felületvédő, i l l . járulékos bevonatokat alkalmaznak a g y á r t á s során. A félvezető eszközök belső vezetékei az alumínium fémezésbe szándékosan b e ö t v ö z ö t t egyéb fémek miatt, de főként az A u vagy A l huzallal létrehozott belső csatlakozási helyek m e n t é n igen hajlamosak korrózióra. Az A u — A l csatlakozás m e n t é n pl. a kon­ t a k t potenciál 3,1 V , mely nedvesség jelenlétében külső elektromos erőtér nélkül is gyors elektrokémiai korróziót képes megindítani a fémezésen. Az A l fémezés A u kötés nélkül is jóval hajlamo­ sabb korrózióra olyan helyeken, ahol a felületen sé­ rülés, p l . m é r ő t ű n y o m - vagy egyenetlenség, hirtelen szemcseméret-változás fordul elő. L e z á r a t l a n félvezető eszközökön v é g z e t t vizsgá­ latok azt eredményezték, hogy a 10 ppm NaCl ol­ dattal kezelt m i n t á k közepes meghibásodási ideje ( M T F = Médium Time Failure) 50 óránál kevesebb volt, míg a nem kezelt m i n t á k é 850 óra [1], Hasonló vizsgálatokat elvégezve m i vizes oldatokban 8 ppm NaCl koncentráció felett tapasztaltuk a korróziós hajlam erős megnövekedését. Működés közben a tokozott félvezető eszközre kapcsolt feszültség és disszipációs hő t o v á b b növel­ heti a reakciósebességet. Mivel az A l amfoter, lúgos és savas környezettel is képes reagálni, sőt az említett félvezető s t r u k t ú r á k ­ ban lassú korrózió indulhat meg tiszta víz h a t á s á r a is. Lúgos környezetet alkáli szennyezés [2, 15], sava­ sat p l . t ú l nagy foszfortartalmú foszforüveges védő­ réteg okozhat [ 1 , 2]. Az A l korróziós sebessége gyengén lúgos közegben nagyobb, m i n t gyengén savas közegben. A félvezető s t r u k t ú r á k fémezésének anódos he­ lyein a fémezés anódos oxidációja megy végbe. E fo­ lyamat sebességét az áramsűrűség korlátozza, hő­ mérsékleti változásokra nem érzékeny. A katódos helyekhez vándorolnak a pozitív ionok (pl. alkáli szennyezés) és növelik a helyi p H értéket. I t t az A l kémiai oldódása megy végbe. A k a t ó d o s áramsűrűség az oldódási sebességet m ű k ö d ő eszköz

ZSOLT

esetén csupán a hőmérséklet növelése révén befolyá­ solja. Ezekhez a folyamatokhoz elegendő, ha a fémezési csíkok k ö z ö t t csupán n é h á n y monoréteg víz van jelen [15]. A korróziós t e r m é k ilyenkor főként alu­ mínium-hidroxid . A kloridszennyezés az A l korróziós sebességét igen nagy m é r t é k b e n megnöveli. A félvezető eszközök megbízhatósági szakirodalma ezt a folyamatot a kö­ vetkezőképpen modellezi: [ 1 , 2, 6] A l + 4Cl--*Al(Cl)r + 3eAl(Cl)í + 3 H 0 - A l ( O H ) + 3H+ + 4C1" 2

3

Ha a tok belsejében kloridszennyezés csupán nyo­ mokban is előfordul, ez m á r elegendő ahhoz, hogy a félvezető eszköz belső fémezését gyorsan korrodálja — á m e n e d b e n a környezeti nedves levegő t ö m í t e t lenségi h i b á k révén a tok belsejében juthat. A kloridszennyezés e folyamatban katalizátorként szerepel. A korróziós folyamat természetesen annál lassúbb, minél kevesebb nedvesség, i l l . minél keve­ sebb szennyezés kerül az eszközbe. A problémakör te­ h á t a hermetikusság m é r t é k é n e k függvényében je­ lentkezik. Megjegyezzük még, hogy az A l fém AlCl -dá történő átalakulása 5-szörös, Al(OH) -dá való át­ alakulása pedig 3,25-szörös térfogatnövekedéssel jár. Ez jól l á t h a t ó a későbbi SEM felvételeken is, de nem azonos az A u — A l nagy fajtérfogatú intermetallikus vegyületekkel. E z t a mikroszondás analízis (DES) is igazolta. 3

3

Halogénezett szerves oldószerek a mikroelektronikai iparban A félvezető eszközöket g y á r t á s u k során galvanizálás, i l l . bélyegzés előtt, esetleg utólagos vizsgálatok kap­ csán (pl. a bélyegzés ellenállóképességének vizsgá­ lata esetén) szokás szerves oldószerekkel kezelni, tisztítani. Felhasználáskor a nyomtatott áramköri lapokra való beforrasztás u t á n a panelek hasonló kezelést kapnak a flux, i l l . gyanta á m a r a d v n y o k eltávolítása érdekében. Az e célokra legáltalánosabban használt anyagok az 1,1,1 t r i k l ó r e t á n , a perklóretilén, a triklóretilén és a triklórtrifluoretán-, i l l . ezek különböző m á r k a ­ nevekkel fedett változatai, melyek a fenti alapanya­ gok vagy azok keveréke mellett stabilizátorokat, Híradástechnika

XXXV.

évfolyam 1984. 2. szám

i l l . adott célokra az oldóképességet fokozó egyéb a d a l é k o k a t (pl. nedvesítőszerek, alkoholok, metilénklorid, aceton, emulgeált víz stb.) tartalmaznak. A klórozott alifás szénhidrogénekből ultraibolya fény vagy t ú l h e v í t é s h a t á s á r a sósav bomlik le, így ezek helytelen tárolás, i l l . kezelés esetén s a v a k k á v á l h a t n a k . A perklóretilén és a triklóretilén érzékeny oxidatív b e h a t á s o k r a , az 1,1,1-triklóretán (illetve a széntetraklorid, a metilénklorid és a triklóretilén is) hajlamos hidrolízisre. [7, 8, 9]. A kevésbé stabil halogénezett szénhidrogének — egyesek m é g utólagos stabilizálás mellett is — bizo­ nyos k ö r ü l m é n y e k k ö z ö t t k ö n n y e n reagálnak a k t í v fémekkel, p l . a l u m í n i u m m a l . A hidrolízisre hajla­ mos e m l í t e t t oldószerek víz jelenlétében korrodál­ j á k az a l u m í n i u m o t . Ilyenkor az oldószer hidrolízise révén sósav képződik, mely az Al-mal a l u m í n i u m ­ kloridot alkot. Ez víz jelenlétében alumínium-hid­ roxidra és sósavra hidrolizál, és a folyamat újra indul. A zsírtalanító berendezésekben az oldószer a vele, i l l . gőzeivel érintkező levegő nedvességével talál­ kozik és ez m á r megindítja a hidrolízist. H a az oldószerbe bekerült víz nem a levegőből szár­ mazó kondenzvíz, hanem sókkal szennyezett, be­ hordott víz, a korrozív h a t á s sokkal erősebb, és stabilabb oldószerek esetén is jelentkezik. Az oldószer g y á r t ó k ugyan egyértelműen kieme­ l i k , mely anyagokat nem szabad A l , i l l . m á s r e a k t í v fémek t i s z t í t á s á r a használni, a félvezető eszköz gyár­ t ó k , főként pedig a felhasználók azonban — legalább­ is folyadékokkal szemben — hermetikusnak felté­ telezik eszközeiket, így ezek a megfontolások a kész eszközök felületkezelési technológiájának megter­ vezésekor nem kerülnek szóba.

Folyadékok (vegyszerek) lezárt eszközökbe

bejutása nem

hermetikusan

A folyadékok kis lyukakon á t elsősorban kapilláris erők révén juthatnak be, mely erők a l y u k á t m é r ő v e l f o r d í t o t t a r á n y b a n állnak [10]. M i n t ismeretes, egy kapillárisban függőlegesen fel­ szívódó (vagy lenyomódó) folyadékoszlop magas­ sága: h=

2
ahol a a folyadék felületi feszültsége, r a kapilláris sugara, y a folyadék fajsúlya, q> a nedvesítési szög. Egy, a l y u k falát nedvesítő folyadék t e h á t a n n á l nagyobb erővel szívódik be az eszközbe, minél k i ­ sebb rajta a l y u k — természetesen a n n á l kisebb menynyiségben is — b á r u t ó b b i az időnek is függvénye. A Hagen—Poiseuille-törvény a l a p j á n azt a durva, nagyságrendi becslést kapjuk, hogy egy 1 y.m sugarú lyukon 2 mm-re kb. 1 s alatt j u t el a triklóretilén vagy a perklóretilén, míg 0,1 [xm sugarú lyukon kb. 10 s alatt. A nem nedvesítő folyadékok (<j9=»90 ) a l y u k m é r e t csökkenésével egyre nehezebben j u t n a k az eszközbe. A k o r á b b a n e m l í t e t t szerves oldószerek mindegyike jól nedvesíti a félvezető eszközök t o k o z á s á n a k fém, m ű a n y a g és ü v e g részeit. E b b ő l következik, hogy a klórozott szénhidrogének egészen kis lyukakon á t is bejuthatnak az eszközbe. A szokásos tisztítási tech­ n i k á k (ultrahang, melegítés, gőzfázisba helyezés hidegen) csak fokozzák ezt a lehetőséget. o

1. ábra. A gőznyomás vizsgálat előtt különböző oldó­ szerekben kezelt m ű a n y a g t o k o z o t t szilícium planár tranzisztorok meghibásodási rátája Meghlb. ráta (V. J

Gőznyomás vizsg. idő

Híradástechnika

XXXV.

évfolyam 1984. 2. szám

91

Lóg int

A referenciaként használt csoportot nem kezeltük semmilyen szerves oldószerben. Az 1. á b r á n látható, hogy az 1,1,1-triklóretán és a széntetraklorid nagy m é r t é k b e n ronthatja az eszköz megbízhatóságát. B á r az eddigiek alapján világos, hogy a p r o b l é m á t az eszközbe j u t ó klórszennyezés okozza, a selejtekből boncoltunk, és mikroszondával analizáltuk a korróziós t e r m é k e k e t . Néhány jellemző spektrumot mutatunk be a 2. á b r á n . A széntetrakloriddal és az 1,1,1-triklóretánnal kezelt eszközök korróziós terméke (8 — 10 at %-ban) kloridot tartal­ mazott, míg az aktív klórszennyezést nem tartal­ mazó selejtek esetén csupán Al(OH )-ot t a l á l t u n k . I t t a korróziós folyamatot ö n m a g á b a n a víz hozta létre. 3

1

2

3

4

5

ElkeVl

ElaEI] 2. ábra. Félvezető eszközök belső fémezésének korróziós termékein energiadiszperzív röntgenanalizátorral (mikroszonda) felvett spektrumok. Az „ A " görbe triklórtrifluoretánban, a , , B " görbe stabilizált 1,1.1 triklóretánban, a „ C " görbe széntetrakloridban kezelt, selej­ tessé vált eszközök korróziós termékéről készült

A kloridos, i l l . kloridot nem t a r t a l m a z ó korróziós termékekről mutatunk be optikai és raszter elektron­ mikroszkópos felvételeket a 3—8. ábrákon.

Figyelembe kell v e n n ü n k azt is, hogy e szerves oldószerekkel e g y ü t t az oldószer szennyezései (ez lehet víz, vagy oldószerből lebomlott, i l l . hidrolizált sav, és az eszközökről lemosott szennyezés) — vagy az oldószer adalékanyagai is k ö n n y e n bejuthatnak a tokba. Kísérleti

eredmények

Az oldószerek korrozív h a t á s á n a k durva összehason­ lítására először a tokozás előtti fázisból v e t t ü n k k i olyan A l fémezésű eszközöket, melyeken a belső huzalozás m á r m e g t ö r t é n t . K ü l ö n vizsgáltunk A l huzalozású, i l l . külön A u huzalozási! eszközöket. Ezeket 24 órára a következő oldószerekbe m á r t o t ­ t u k : kloroform (alt); széntetraklorid (alt); 1,1,1-triklóretán (stabilizált); triklóretilén (alt); t e t r a k l ó r etilén (ip); l,l,2-trikIór-l,2,2-trifluoretán ip. Az oldószerekhez előbb 2% vizet adtunk, majd ez­ zel 1 percen á t ultrahanggal összeráztuk. K ü l ö n kísérletet v é g e z t ü n k csapvízzel és külön ioncserélt vízzel. A csapvizes adagolás esetében a perklóretilén kivé­ telével valamennyi oldószerben t a r t o t t valamennyi m i n t á n mikroszkópos ellenőrzéssel jól l á t h a t ó korró­ zió indult meg az eszközök fémezésén ( t e h á t a csak A l — A l rendszeren is!). Ion vizes adagolás esetén korróziót csak a széntet­ rakloridban, i l l . az 1,1,1-triklóretánban figyeltünk meg, A l és A u huzalozású eszközökön egyaránt. E z u t á n szilikon alapú m ű a n y a g g a l tokozott SOT— 32 típusú tranzisztorokat vizsgáltunk. K ü l ö n npn és külön pnp tranzisztorokat vizsgál­ t u n k , 200 — 200 db-ot minden oldószerben. (Ezek belső fémezése kb. 1,5 [ím vastag A l volt). A tran­ zisztorokat 10 percen á t főztük, majd 10 percen á t ultrahanggal r á z a t t u k az egyes vizsgált oldószerek­ ben. 24 órás hevertetés u t á n gőznyomás vizsgálatot végeztünk, és közben ellenőriztük a tranzisztorok kollektor-bázis v i s s z á r a m á t ( / ) > i l l - telítési feszült­ ségét (U Esat)rész-, i l l . halmozott vizsgálati ered­ m é n y e k e t ábrázoltuk az 1. ábra görbeseregein. CB0

A

C

92

3. ábra. SEM felvétel egy széntetrakloridban kezelt selejt eszközről. A 2. ábrán látható ,,C" görbe erről a korróziós területről készült. A korrózió az A u — A l intermetallikus fázisból indul k i (világos mező a kép szélén) Lényeges volt még eldönteni, hogy egy az oldósze­ res kezelést 24 órán belül követő PCT vizsgálat ön­ m a g á b a n mennyire fokozza a tok belsejébe került és még bent levő klórozott szénhidrogének hidrolízisét. A kérdés t e h á t az, hogy a tok belsejében levő adszor­ b e á l t víz is elegendő-e a hidrolízis megindításához, és hogy az így felszabaduló sósav mennyiség is ele­ gendő-e az eszköz é l e t t a r t a m á n a k jelentősebb csök­ kentéséhez. E z é r t a veszélyesnek bizonyult oldószerekkel (1,1,1-triklóretán, széntetraklorid) olyan párhuza­ mos vizsgálatokat is végeztünk, hogy az oldószeres kezelést 2 órás 150 °C-os hőkezelés k ö v e t t e a tok bel­ sejébe j u t o t t oldószer kipárologtatása érdekében, Híradástechnika

XXXV.

évfolyam 1984,. 2. szám

4. ábra. SE.M felvétel egy másik meghibásodott, esz­ közről, amelyet széntetrakloridban kezeltünk. A nagy fajlagos térfogatú korróziós termékben klór található. A védőüveg megrepedezett a korróziós terméktől

6. ábra. Az 5. ábra Al(OH)3 termékének SEM felvétele. Jól megkülönböztethető a 3., 4. ábrán látható kloridos korróziós terméktől az i t t látható alumínium-hidroxidos korrózió

•5. ábra. Fénymikroszkópos felvétel egy referencia esz­ közről. (Az eszköz elektromosan még jó volt.) A kötés körül Al(OH)3 található, klór nem volt

7. ábra. Fénymikroszkópos felvétel egy vizsgált esz­ közről. A tranzisztort „ F r e o n TF"-ben kezeltük vizs­ gálat előtt. A 2. ábra , , A " görbéje ennek a felületéről készült

majd ez u t á n került sor a 2 4 ó r á s hevertetésre és a PCT vizsgálatra. A relatív kiesés így valamivel k i ­ sebb volt, de tendenciájában azonos maradt a hőke­ zelés nélküli m i n t á k esetén m é r t kieséssel. Mivel a különböző oldószerek h a t á s a igen eltérő­ nek bizonyult (1. 1. á b r a ) — és célunk az oldószerek h a t á s á n a k csupán k v a l i t a t í v vizsgálata, i l l . össze­ hasonlítása volt, maradtunk a 24 órás szobahőfokú hevertetés u t á n végzett PCT vizsgálatnál. A t o v á b b i a k b a n az 1,1,1-triklóretán és a széntetraklorid h a t á s á t vizsgáltuk különböző g y á r t ó k t ó l szár­ mazó SOT—32 és TO —92 tokozású eszközökön. K ü l ö n vizsgáltunk szilikon és külön epoxi tokozású eszközöket.

A gőznyomásvizsgálat folyamán a degradációs folyamat valamennyi g y á r t m á n y és típus esetén jóval hamarabb indult el m i n t az oldószerben nem kezelt eszközök esetén. A hibaánalízis i t t is kloridos degradációt m u t a t o t t k i . A vizsgált eszközök mind kereskedelmi (standard) tranzisztorok voltak.

r

Híradástechnika

XXXV.

évfolyam 1984. 2. szám

Összefoglalás A nedves k ö r n y e z e t b e n m ű k ö d ő félvezető eszközök m e g h i b á s o d á s á n a k leggyakoribb oka az a l u m í n i u m fémezés elektrokémiai korróziója. Ismeretes, hogy r e a k t í v fémek, pl. a l u m í n i u m és

93

IRODALOM

8. ábra. Batwing tokozású, felületvédelemmel ellátott integrált áramkörről készült SEM felvétel, 1,1,1 triklóretános kezelés u t á n . A felületvédelem a kontaktus ab­ lakban nyitott, így i t t könnyen megindult a korrózió. A kontaktusok mellett jól látható a korróziós folya­ mattal járó nagy térfogat-növekedés. (A 2. ábrán lát­ h a t ó , , B " görbe erről a területről készült, az A u kötés melletti területről) ötvözetei kevésbé stabil halogénezett szénhidrogé­ nekben nem, vagy csak az oldószer megfelelő stabi­ lizálása u t á n t i s z t í t h a t ó k . Ezeket a szempontokat olyankor is célszerű figyelembe venni, amikor nem hermetikusan lezárt, a tokon belül a l u m í n i u m o t is t a r t a l m a z ó mikroelektronikai alkatrészeket, vagy ezekkel beforrasztott nyomtatott á r a m k ö r i lapokat akarunk tisztítani. A szokásosan használt szerves zsírtalanító szerek ugyanis kapilláris erők révén a legapróbb lyukakon á t is képesek az eszköz belsejé­ be hatolni, és leronthatják annak megbízhatóságát. Vizsgáltuk az 1,1,1-triklóretán, a triklóretilén, a tetraklóretilén, a széntetraklorid és az 1,1,2-triklór1,2,2-trifluoretán h a t á s á t . Ezek közül az 1,1,1-tri­ klóretán és a széntetraklorid bizonyult veszélyesnek.

94

[1] H. M. Berg und W. M. Paulson: Alumínium Gorrosion in Plastic-Encapsulated Devices. EARDCOM Symposium on Plastic Encapsulate Polymer Sealed Semiconductor Devices for Army Equipment, May 1978. [2] N. Lycoudes: The Reliability of Plastic Microcircuits in Hoist Environmenta. Solid State Techno­ logy, B . 21, Nr. 10. 5. 5 3 - 6 2 (1978). [3] G. L . Schnable: State of the A r t i n Semiconductor Materials and Processing for Microcircuit Relia­ bility, Solid State Technology, B . 21. Nr. 10, S, 6 9 - 7 3 (1978). [4] P. S. Burggraaf: Semiconductor Plastic. Encap• sulants Molding Compounds. Semiconductor I n ternationals, Heft: ect. S. 47 — 64 (1980). [5] B. Reich: Reliability of Plastic Encapsulated Semiconductor Devices and Integrated circuits. Solid State technology, B . 21, Nr. 10, s. 8 2 - 8 8 (1978). f6] A. Vladár, G. Kalmár, A. Tóth, Gy. Benyovszky: Szilícium tranzisztorok kötés degradációs meg­ hibásodásának vizsgálata. M F K I '79 É v k ö n y v MTA Budapest 5. 8 1 - 8 3 . (1979). [7] Wacker-Chemie GmbH. München: Chleierte Löremittel. 5. Auflage (1980). [8] Du Point L t d , Freon Products Department, Lon­ don: Technical Bulletin, Freon Gleaning Agents FST-1 5 - 8 - 9 . [9] Imperial Chemical Industries Limited, Mond Division, London: Effective Low-Cost Cleaning with Arklone. (Techn. Bull.) [10] Zs. Nényei: Félvezető eszközök tokozása, Fi­ nommechanika—Mikrotechnika, 8. 15, Nr. 10, S. 289 - 298 (1976). [11] IEC Rec.: Mechanical and Environmental Tests. 47 (USA) 489. May 1974. [12] G. R. King: Quality Control and Screening in the Production of Plastic Encapsulated Semiconduc­ tor Devices (PEDs). Microelectronics and Relia­ bility, B . 16, S. 245-249 (1977). [13] F. Neighbour and B. R. White: Factors Governing Alumínium Interconection Corrosion i n Plastic Encapsulated Microelectronic Devices. Microelectronics and Reliability, B., 16,5. 161 — 164 (1977). [14] J . C. Harrison: Control of the Encapsulation Matériái as an A i d to Long Term Reliability in Plastic Encapsulated Semiconductor Components (PEDs). Microelectronics and Reliability, B . 16, S. 233-244 (1977). [15] J. M. Eldridge: Solid State Devices 1980. Institute of Physics Conference, No. 57, 211.

Híradástechnika

XXXV.

évfolyam 1984. 2. szám