На рис. 2 показано поперечное сечение типичной ИС, полученной описанными выше способами. Для простоты рассматривается ИС неэпитаксиального типа. Отдельные элементы, электрически изолированные с помощью р-п переходов, должны иметь соответствующие низкоом-
ные соединения друг с другом. Все выводы от элементов расположены на верхней части пластины и соединяются с помощью металлических пленок, напыленных через трафареты, по фоторезистивной технологии. В качестве металла почти всегда используется .алюминий, потому что он имеет /хорошую адгезию с окисью кремния, а также образует омический контакт как с ЙЙ так п с р-областяМи в кремнии. Процесс разбивается на две стадии. Сначала с помощью фотошаблонов напыляются алюминиевые контактные щ площадки и сплавляются с кремнием при низкой температуре. Затем повторным напылением алюминия сплавленные участки соединяются друг с другом. Пересечения осуществляются при помощи металлической полоски, проходящей по оксиду, покрывающему диффузионные резисторы, или же для этой цели могут быть сделаны специальные высоколегированные области («туннели») под окислом. На этой стадии на кремниевой пластине уже расположена матрица готовых ИС.
Резка пластины и присоединение выводов
Когда в результате описанных процессов на пластине оказывается целая матрица полупроводниковых схем, наступает время их испытания, чтобы определить, способны ли они выполнять свою функцию. Если до стадии разрезания (скрайбирования) схемы обрабатывались совместно, то после разрезания они представляют собой уже индивидуальные элементы, которые монтируются в отдельные корпусы. Это наиболее дорогостоящая часть всего процесса изготовления полупроводниковой ИС, поэтому необходимо проследить, чтобы. испорченные приборы были изъяты до последней стадии обработки.
Каждая ИС, входящая в состав матрицы, проходит функциональные испытания при помощи многозондовой головки, которая контактирует с выводами. Те схемы, которые не выдерживают испытаний, маркируются и позднее изымаются. Пластина скрайбируется точечным алмазным резцом, установленным в направляющем устройстве, и затем разламывается путем нажатия на резиновую подкладку. Каждая отдельная схема укрепляется в корпусе при помощи пайки стеклом или металлом в зависимости от требований; стеклянное соединение изолирует схему от корпуса лучше, чем р-п переход.
Следующим этапом является присоединение проводов между контактными площадками на кремнии и соответствующими выводами на корпусе. Обычным методом является термокомпрессия точкой, клином или шариком. В случае точечного- соединения специальный стержень с клинообразным концом прижимает золотую проволочку диаметром 25 мк к контактной площадке полупроводниковой схемы, причем схема нагревается до температуры немного ниже температуры эвтектики золота и кремния (370° С). При этом образуется прочный контакт между проволочкой и площадкой. Соединение клином представляет собой серию точечных соединений, обеспечивающую более прочную связь. При шариковом соединении проволочка пропускается через отверстие в стеклянном капилляре и отрезается в водородном пламени; тогда оплавленный конец затвердевает в виде шарика. Затем выходная часть капилляра прижимает шарик к контактной площадке, и соединение осуществляется так, как описано выше. Соединения шариком имеют большую площадь контакта и большую прочность, чем соединения точкой, но по характеру технологического процесса шарик может быть сформирован только на одном конце, другой конец проволоки должен крепиться точкой.
Для выводов обычно используется золотая проволока. Однако, как указывалось выше, внутрисхемные соединения и контактные площадки делаются из алюминия. Золото легко соединяется с алюминием, но недостатком является то, что при этом образуется сплав, весьма хрупкий при высоких температурах, и соответственно в условиях вибрации происходит излом. Образование хрупкого сплава получило название «пурпурной чумы» из-за того цвета, который имеет соединение АиАЬ. Чтобы избежать этой опасности, применяют алюминиевый провод, хотя изготовление полностью алюминиевых соединений связано с технологическими трудностями. В настоящее время этот метод уже отработан.