Спосіб з’єднування деталей напівпровідників або напівпровідників з металами

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов и может быть использовано для прочного соединения элементов полупроводниковых приборов между собой, а также для присоединения их к металлическому корпусу, в частности, при изготовлении интегральных полупроводников датчиков механических величин. Известен способ соединения деталей полупроводников или полупроводников и металлов, который включает выращивание слоя диоксида кремния на одной из соединяемых поверхностей, их контактирование, приложение давления, нагрев до температуры 400-450°С, создание разности потенциалов между соединяемыми поверхностями, причем контактированием на предварительно нагретую до 150-200°С поверхность диоксида кремния наносят 0,5-1% водный раствор едкого натра и отжигают при температуре 600-650°С. Недостатками способа являются высокая электропроводность соединительного слоя и низкая прочность соединения. Перечисленные выше недостатки обусловлены большой величиной коэффициента диффузии ионов натрия в диоксиде кремния. Целью изобретения являются повышение прочности соединения и снижение электропроводности соединительного слоя. Поставленная цель достигается тем, что в способе соединения деталей полупроводников или полупроводников и металлов, включающем выращивание слоя диоксида кремния по крайней мере на поверхности одной из соединяемых деталей, легирование слоя диоксида кремния путем предварительного нагрева слоя, нанесения водного раствора, содержащего химическое соединение с щелочным металлом, и отжига, контактирование и приложение усилия сжатия к соединяемым деталям, нагрев, создание разности потенциалов между соединяемыми деталями, обеспечивающей прохождение постоянного тока, при этом отрицательный потенциал прикладывают к детали со слоем легированного диоксида кремния, согласно изобретению, концентрацию водного раствора выбирают равной 0,1-2%, в качестве химического соединения используют нитрат калия, отжиг проводят при 350-600°С, а время отжига t выбирают из соотношения где d - толщина слоя диоксида кремния, см; Τ - температура отжига, К; К - постоянная Больцмана; Do = 2 · 10 -9см 2/с. Е=0.28эВ. Целесообразно температуру предварительного нагрева выбирать в пределах 50-250°С, а температуру нагрева деталей при соединении - 300-450°С. Плотность тока, активирующего процесс соединения, должна лежать в пределах 0,05-5 мА/см 2. Целесообразно также, чтобы операцию нанесения водного раствора осуществляли предварительным нанесением раствора на нагретую до 50-250°С полированную поверхность промежуточной пластины, выполненной из материала, химически инертного к раствору, после чего осуществили бы контактирование слоя диоксида кремния с пластиной и проведение отжига полученной системы. Наиболее высокие электроизолирующие свойства соединительного слоя достигаются при выращивании слоя диоксида кремния на обеих поверхностях соединяемых деталей, причем легируется один из них. В табл. 1,2 приведены технологические режимы соединения пластин: кремний с диоксидом кремниякремний (образцы с индексом "КК"), кремний с диоксидом кремния-металл, сплав НК 38 (образцы с индексом "КН") и кремний с диоксидом кремния-кремний с диоксидом кремния (образцы с индексом "КДК"). Изобретение осуществляется следующим образом. Соединяемые пластины кремния толщиной 0,36 мм каждая, полировались электрохимическим методом и на поверхности одной из них выращивали слой диоксида кремния толщиной 1,5 мкм. Далее на нагретую до 60°С поверхность диоксида кремния пульверизацией наносился 0,15%-ный раствор нитрата калия. После этого был проведен отжиг при температуре 600°С в течение 10 мин. Затем подлежащие соединению пластины накладывались друг на друга таким образом, чтобы слой диоксида кремния располагался между ними, сжимались, нагревались до температуры 400°С и к ним подводилось постоянное напряжение 40 В, при этом начальная плотность тока была 2,01 мА/см 2. Отрицательный потенциал подавался на пластину с легированным слоем диоксида кремния. После выдержки в указанных условиях в течение 10 мин происходило прочное соединение пластин.