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Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen durch Legieren
unter Verwendung einer Hilfsform und eines Pulvers bzw. einer Pulvermasse zum Einbetten
der zu legierenden Halbleiterkörper.
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Mit dem Verfahren nach der Erfindung sollen eine Vielzahl solcher
Halbleiteranordnungen gleichzeitig teilweise oder vollständig hergestellt werden.
Während nach einem bekannten Verfahren unter Benutzung eines solchen Einbettungspulvers
jeweils nur ein einzelnes Halbleiterelement hergestellt und dabei allseitig mit
der Pulvermasse umpreßt wurde, wird erfindungsgemäß derart vorgegangen, daß zur
gleichzeitigen teilweisen oder vollständigen Herstellung einer Vielzahl von Halbleiteranordnungen
eine Folie aus demjenigen Metall, mit welchem die Halbleiterkörper an der einen
Oberfläche dotiert werden sollen, in die Hilfsform eingelegt, dann mit einer Vielzahl
von Halbleiterkörpern nebeneinander beschichtet und nunmehr auf diese in die Hilfsform
eingebrachten Teile die pulverförmige Masse aufgebracht und festgepreßt wird und
schließlich der Legierungsprozeß der in die Form eingeschlossenen Anordnung in einem
Ofen durchgeführt wird. Vor dem Einbringen der pulverförmigen Masse können die Halbleiterkörper
auch mit weiteren Elektrodenkörpern beschichtet werden.
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Durch ein solches Verfahren, welches eine einseitige Einbettung in
die Pulvermasse für alle Halbleiterelemente benutzt, wird das Einbringen einer Vielzahl
von Aggregaten zugleich wesentlich einfacher, und es werden senkrechte mechanische
Beanspruchungen an jedem der einzelnen Elemente durch gegenseitige Versetzung von
Teilen der zu erzeugenden Hilfsform vermieden. Da ferner eine Vielzahl von Elementen
unter Benutzung einer einheitlichen gleichartigen Hilfsform für alle Elemente gleichzeitig
legiert wird, entstehen Halbleiterbauelemente mit praktisch gleicher Güte und gleichartigen
Kennlinien. Das Verfahren nach der Erfindung hat ferner den Vorteil, daß zunächst
alle Halbleiterbauelemente an einem ihrer späteren Bestandteile, nämlich an den
anteiligen Flächenteilen einer gemeinsamen Folie, nach dem Legieivngsvorgang noch
vereinigt sind. Daher können sie gemeinsam ohne besondere Hilfsvorrichtungen weiteren
Behandlungsprozessen zugeführt werden. Auch bei den folgenden Behandlungen werden
daher die Halbleiterbauelemente zwangläufig wieder alle gleichartig behandelt.
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Die Folien mit den Halbleiterkörpern können dann in der erwünschten
Weise in eine bestimmte Zahl von Gleichrichterelementen durch Zertrennen der Folie
zwischen den entsprechenden Halbleiterelementensystemen unterteilt werden. Eine
Vielzahl von Einzelelementen mit gleichartigen Eigenschaften und Kennlinien kann
somit in einer Einheit vereinigt sein. Daher ist z. B. für eine Parallelschaltung
keine besondere Auswahl von zueinander passenden Gleichrichterelementen nötig, um
für diese Zwecke geeignete Halbleiterelemente einander zuzuordnen.
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Das durch das Legieren gewonnene Halbfertigfabrikat kann, wenn alle
Elektrodenkörper durch den Legierungsvorgang an dem Halbleiterkörper angebracht
worden sind, zur Reinigung der p-n-p-Übergänge geätzt werden, wonach durch Zertrennen
der Folie zwischen den Halbleiterelementen die einzelnen fertigen Gleichrichter-
bzw. Transistorelemente gewonnen werden. Wurde die Dotierung nun an der einen Oberfläche
des Halbleiterkörpers durchgeführt, so werden nach dem Herausnehmen der Folie mit
den Halbleiterelementen aus der Hilfsform zunächst an dem einzelnen Halbleiterelement
die anderen Elektroden an der anderen Oberfläche z. B. durch ein Anlegieren des
anderen Anschlusses, etwa eines Drahtes, angebracht. Dann wird die Anordnung wieder
geätzt und dann erst die Folie entsprechend zerschnitten.
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Damit die einzelnen Halbleiterelemente unmittelbar danach an einem
Trägerkörper gebracht werden können, kann die Folie vor dem Zertrennen auf der den
Gleichrichtersystemen abgewandten Oberfläche bereits mit einem Überzug aus einem
Lot versehen werden.
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Ein Ausführungsbeispiel für die Anwendung des Verfahrens nach der
Erfindung veranschaulicht die Figur der Zeichnung in Schnittdarstellung.
In
dieser Figur bezeichnet 1 den Körper einer Hilfsform. Auf deren Bodenfläche befindet
sich eine Schicht 2 aus staubförmigem Graphit, die an ihrer Oberfläche glattgepreßt
ist. Auf diese Graphitschicht wird die Folie 3 aufgelegt. Sie besteht aus dem Metall,
das als Elektrodenkörper und Dotierungsstoff für die eine Oberfläche des Halbleiterkörpers
benutzt wird. Auf die Oberfläche dieser Folie 3 ist eine Vielzahl von plattenförmigen
Halbleiterkörpern 4 in vorbestimmter gegenseitiger Lage aufgebracht worden. Dieses
Einschichten der Halbleiterkörper kann gegebenenfalls unter Zuhilfenahme einer Schablone
erfolgen. Alsdann wird die Hilfsform 1 bis zu einer gewissen Höhe wieder mit einer
Pulverschicht 5 aus Graphit gefüllt, die ebenfalls zusammengepreßt wird. Durch diese
zweite Schicht werden die Halbleiterkörper erstens eindeutig in ihrer vorbestimmten
Lage an der Folie 3 gehalten, und gleichzeitig werden alle Zwischenräume zwischen
den Halbleiterkörpern derart vollständig ausgefüllt, daß in diese Zwischenräume
praktisch nichts mehr eintreten kann. Wird diese Form in den Ofen gebracht, so wird
die Folie 3, z. B. eine Aluminiumfolie, schmelzflüssig und legiert mit dem Halbleiterkörper
an der unteren Fläche. Von dem schmelzflüssigen Elektrodenmaterial dieser Folie
kann jedoch nichts an die seitlichen Randzonen der Halbleiterkörper 4 gelangen,
weil diese in die aufgebradhte und festgepreßte Pulverschicht 5 mit Passung dicht
eingeschlossen sind. Es ist zweckmäßig, auch im Interesse einer Massenfertigung,
den gegenseitigen Abstand zwischen den einzelnen auf die Folie aufgeschichteten
Halbleiterelementen relativ klein zu machen, z. B. etwa in der Größenordnung von
1 mm, so daß der jeweils zwischen zwei benachbarten Elementen vorhandene Aluminiumfolienkörperteil
möglichst klein ist.
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Wie bereits angeführt, kann die Durchführung des Legierungsverfahrens
auch derart erfolgen, daß Elektroden an beiden Oberflächen des Halbleiterkörpers
mit diesem legiert werden. Dann wird z. B. in der Weise verfahren, daß nach dem
Auflegen der einzelnen schwach p-leitenden Halbleiterkörper 4 auf die Aluminiumfolie
3 auf die einzelnen Halbleiterkörper je ein kleiner Elektrodenmaterialkörper aus
Gold-Antimon aufgeschichtet wird; danach wird die in die Form eingebrachte Ladung
wieder mit der pulverförmigen Masse beschichtet und diese festgepreßt. Nach dem
Legieren und Entfernen der Folie mit den Halbleiteranordnungen aus der Form und
deren Säuberung wird jene in eine Ätzlösung getaucht, um Verunreinigungen von der
Oberfläche der Halbleiteranordnungen zu beseitigen. Danach wird die untere Fläche
der Folie mit einem besonderen Lötüberzug versehen, z. B. verzinnt. Hierbei kann
Oxalsäure als Flußmittel benutzt werden, wenn die Folie aus Aluminium besteht. Das
Zertrennen der Folie in die einzelnen Gleichrichterelemente an den Folienteilen
zwischen den einzelnen Halbleiterelementensystemen kann z. B. durch Zerschneiden
mittels eines Messers, einer Schere oder auch durch Stanzen vorgenommen werden.
Die fertige Halbleiteranordnung, z. B. Flächengleichrichterelement, kann dann in
eine geeignete Fassung eingebaut werden, wobei der an der Unterseite des Restteiles
der Folie vorhandene Lotüberzug unmittelbar für die Herstellung einer Lötverbindung
mit der Fassung des Gehäuses benutzt werden kann.
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Bei der Durchführung des Legierungsvorganges der in die Form eingebrachten
Teile kann die obere Fläche der Preßpulverform gegebenenfalls mit einem zusätzlichen
Gewicht belastet werden.