DE1260033B - Verfahren zum Herstellen von Halbleiteranordnungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIl

Deutsche Kl.: 21g-11/02

Nummer: 1260 033

Aktenzeichen: St 20481 VIII c/21 g

Anmeldetag: 6. April 1963

Auslegetag: 1. Februar 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiteranordnungen mit einem Halbleiterkörper, vorzugsweise Silizium, Germanium oder einer intermetallischen Verbindung, bei dem mehrere mit Elektroden versehene Halbleiterkörper an einem Hilfsträgerkörper befestigt und gemeinsam weiteren Verfahrensschritten unterworfen werden.

Derartige Halbleiteranordnungen werden in der Weise aufgebaut, daß zunächst Halbleiterkristalle in gewünschter Größe und Form hergestellt, mit Kontakten versehen, geätzt, mit Schutzlack überzogen und gegebenenfalls in ein Gehäuse eingebaut werden.

Da die Manipulation mit Bauelementen von solch geringen Abmessungen schwierig und ihre einzelne Behandlung unwirtschaftlich ist, hat man schon versucht, Verfahren zu finden, die gestatten, eine größere Anzahl von Halbleiterkörpern gleichzeitig und gemeinsam zu behandeln, beispielsweise zu kontaktieren, zu ätzen oder mit Schutzüberzügen zu versehen.

So hat man beispielsweise Sperrschichtzellen in der Weise hergestellt, daß man auf eine unter Zwischenlagen gebündelte Anzahl von Grundelektroden die Halbleiterschicht und die Deckelektrode aufbrachte und diese anschließend in einzelne Zellen aufteilte.

Es wurden auch schon mehrere Elektrodenstäbe gebündelt und mit einer Halbleiterplatte verbunden und diese Platte nachher zerschnitten.

Ferner ist ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiteranordnungen vorgeschlagen worden, bei dem eine Anzahl von Trägerelektroden an einem Halbleiterkörper angebracht wird und das ganze System durch Zerbrechen der Halbleiterplatte in einzelne Einheiten aufgespalten wird.

Diese bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß es nicht möglich ist, von Halbleiterkörpern der endgültigen Abmessungen auszugehen, daß beim Zertrennen ein Teil des Halbleitermaterials als Abfall verlorengeht und daß ferner die Gefahr besteht, daß einige Anordnungen durch mechanische Schäden unbrauchbar werden.

In der Zeitschrift »Electronics« (1959) ist auf den Seiten 132 bis 135 eine Vorrichtung zum Zusammenbau von Transistoren beschrieben, bei der am Halter eines Drehtisches zunächst ein Band befestigt wird, das in zwei Elektrodenteile zerschnitten ist. Der gezogene Halbleiterkörper ist an dem Band befestigt. Mehrere solche mit Elektroden versehene Halbleitervorrichtungen werden dann gemeinsam einer Ätzbehandlung unterworfen und schließlich automatisch an einem Sockel befestigt.

Verfahren zum Herstellen
von Halbleiteranordnungen

Anmelder:

Deutsche ITT Industries
Gesellschaft mit beschränkter Haftung,
7800 Freiburg, Hans-Bunte-Str. 19

Als Erfinder benannt:

Hans Wagner, 7800 Freiburg

Weiterhin ist in der britischen Patentschrift 889165 eine Vorrichtung zum Zusammenbau von elektrischen Halbleiteranordnungen beschrieben, die aus einem mit Bohrungen versehenen Isolierstoffkörper besteht. In die trichterförmigen Ansätze der Bohrungen werden die zusammenzubauenden Teile eingebracht.

Diese Verfahren betreffen zwar auch Maßnahmen zur Halterung von Halbleiteranordnungen für eine gemeinsame Bearbeitung. Sie sind jedoch verhältnismäßig aufwendig. Die Erfindung nutzt demgegenüber mit der Befestigung an einem Hilfskörper verbundene Maßnahmen gleichzeitig für die spätere Mon-

■- tage auf endgültigen Trägern wie Kühlkörpern oder Sockeln aus. Sie erreicht das, indem erfindungsgemäß die Halbleiterkörper mit einem Lot an einem bandförmigen Hilfsträgerkörper angelötet werden, das einen niedrigeren Schmelzpunkt hat als das zum Anbringen der Elektrode an dem Halbleiterkörper verwendete Lot, und daß nach der gemeinsamen Behandlung der Halbleiterkörper diese durch Schmelzen des Lotes zwischen dem Halbleiterkörper und· dem Hilfsträgerkörper von letzterem abgelöst und unter Verwendung des am Halbleiterkörper haftenden Lotes schließlich auf einer Kühlplatte oder in einem Gehäuse befestigt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine große Anzahl von Vorteilen und bringt damit einen erheblichen technischen Fortschritt gegenüber den herkömmlichen Verfahrensweisen. Zunächst ermöglicht seine Anwendung eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen jeglicher Art, wie beispielsweise Transistoren oder Leistungsgleichrichter, gleichzeitig herzustellen, indem mehrere Halbleiterkörper mit ihren endgültigen Abmessungen zu gleicher Zeit behandelt werden. Da die in den bisher zum gleichzeitigen Herstellen einer Vielzahl von Halbleiteranordnungen

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Claims (1)

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   bekannten Verfahren notwendige mechanische Bear- ten Halbleitereinheiten können nun gemeinsam weibeitung zum Aufteilen des Systems in die einzelnen terbehandelt werden. Besonders hervorzuheben ist Einheiten entfällt, müssen keine dadurch beschädig- die Möglichkeit, die elektrischen Werte der Anordten Halbleitersysteme ausgeschieden werden. Ferner nungen während der Herstellung auf einfache Weise, ergibt die gleichzeitige Behandlung einer Vielzahl von 5 gegebenenfalls auch mehrmals messen zu können Halbleiterkörpern eine wesentliche Einsparung an und danach das Verfahren zu steuern, um Halbleiter-Fertigungszeit. Die Zusammenfassung auf einem bauelemente mit bestimmten Eigenschaften, wie z. B. Hilfskörper ermöglicht eine einfachere manuelle mit einem engen Streubereich der Wärmewiderstände Handhabung und damit fertigungstechnische Erleich- und geringen Abweichungen der Flußkennlinien, zu terung gegenüber dem Bekannten. Durch die leichte io erhalten. Zum anderen können nun alle weiteren erMeßbarkeit der elektrischen Daten während des Her- forderlichen Verfahrensschritte an einer beliebig grostellungsverfahrens kann der Behandlungsprozeß ge- ßen Anzahl von Halbleiteranordnungen gleichzeitig steuert und dadurch die Abweichung der Halbleiter- vorgenommen werden. In den meisten Fällen wird elemente in den technischen Daten gering gehalten man ein Ätzverfahren anschließen, um etwa vorhanwerden. Mit Hilfe des Hilfsträgerkörpers wird die 15 dene Verunreinigungen von der Oberfläche des gleichzeitige Kontaktierung vieler Halbleiterkörper Halbleiterkörpers und besonders an und in der Umermöglicht und eine definierte, gleichmäßige Lot- gebung der Austrittsstellen von pn-Übergängen zu schichtstärke erzielt. Besonders hervorzuheben ist entfernen. Als nächster Verfahrensschritt folgt zweckschließlich noch der Vorteil, daß die zusätzliche Be- mäßig das Aufbringen eines Lackes oder eines andearbeitung der zum Einbau in ein Gehäuse oder zum 20 ren geeigneten Stoffes, um den gereinigten Halbleiter-Verbinden mit einer anderen Unterlage erforderlichen körper vor dem Einwirken von Fremdstoffen zu Lotschicht, die vor dem Ätzen der Einrichtung am schützen.

   Halbleiterkörper erzeugt wurde, entfällt, weil sie Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfah-

   während des Ätzens oder anderer anschließender Be- rens ist jedoch auch in den Fällen vorteilhaft, wo

   handlung nicht freiliegt, sondern mit dem Hilfsträger- 25 man oberflächenstabilisierte Halbleiterkörper behan-

   körper verbunden ist und damit eine Oxydierung delt, bei denen der pn-Ubergang von einer Schutz-

   durch das Ätzmittel und andere Umwandlungen der schicht, beispielsweise einer Oxydschicht bedeckt ist,

   Oberfläche ausgeschlossen sind. denn auch diese Halbleiterkörper werden in eine Ge-

   Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachstehend häuse eingelötet oder mit einer, nötigenfalls kühl-

   an Hand der Figur näher beschrieben werden. 30 baren Unterlage gut wärmeleitend verbunden.

   Eine Anzahl von in bekannter Weise hergestellten Der nächste Verfahrensschritt besteht darin, die und mit Elektroden versehenen Halbleiterkörpern 1 Halbleiterkörper von dem Hilfskörper abzulösen, um von beliebigem Querschnitt und mit einem oder meh- sie an einem Gehäuseboden oder einer anderen Unreren durch Legieren oder Diffusion erzeugten pn- terlage befestigen zu können. Zu diesem Zweck wird Übergängen werden auf einem Trägerkörper 2 bei- 35 gemäß der Erfindung der Hilfsträgerkörper durch spielsweise durch Löten befestigt. Dies kann auf ver- Fremdheizung wie etwa durch Auflegen auf einen schiedene Weise geschehen, etwa durch Überziehen Heizkörper 6 oder auch in einem Ofen vorgewärmt, des Trägerkörpers mit einer Lotschicht und anschlie- beispielsweise auf etwa 150° C, und schließlich werßendem Verlöten der Halbleiterkörper mit dieser den die Halbleiterkörper durch Anlegen von Gleich-Schicht oder indem man Plättchen aus Lötmetall auf 4° strom so lange erwärmt, bis sie von ihrer hilfsweise den Hilfskörper auflegt und dessen Verbindung mit benutzten Unterlage getrennt und mit ihrem endgülden Halbleiterkörpern durch Erwärmen herbeiführt. tigen Träger verlötet werden können. Das Ablösen In beiden Fällen erhält man die gewünschte definierte kann jedoch auch ausschließlich durch Erwärmen Lotschichtstärke. Erfindungsgemäß wird die Zusam- des Trägerkörpers oder nur mit Hilfe eines durch die mensetzung der an den Hilfsträgerkörper angrenzen- 45 Halbleiterkörper geleiteten Gleichstromes erfolgen, den Lotschicht 3 so gewählt, daß ihr Schmelzpunkt Man erhält so ohne Schwierigkeiten eine einwandniedriger liegt als der Schmelzpunkt des Lotes, mit freie Verbindung zwischen Halbleiterkörper und Undem die Elektroden am Halbleiterkörper befestigt terlage im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, sind. Als besonders hierfür geeignet hat sich eine bei denen die mit dem Gehäuse oder einem anderen Legierung aus 96°/» Blei und 4% Gold erwiesen, 50 Träger zu verbindende Lotschicht freiliegt und chewährend als Kontaktmetall für die z. B. aus Silber misch verändert, beispielsweise durch das Ätzmittel herzustellende Elektrode 4 vorzugsweise Reinblei 5 oxydiert werden kann.

   verwendet werden soll. Es liegt jedoch auch im Sinn Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht eine der Erfindung, einen anderen geeigneten -Stoff zu wesentlich vereinfachte Herstellung jeglicher Bauwählen, vorausgesetzt, daß er einen höheren Schmelz- 55 elemente, die einen Halbleiterkörper enthalten, unabpunkt als die an den Hilfsträgerkörper 2 angrenzende hängig davon, welche Art von Einbau im Gehäuse Lotschicht 3 hat. Besonders vorteilhaft ist es, einen oder Anbringung auf einem Trägerkörper vorgesehen Hilfskörper zu verwenden, der aus einer Legierung ist. Es hat sich insbesondere bei der Herstellung von von 98% Blei und 2°/o Gold besteht. Seine Form ist Ringgleichrichtern als vorteilhaft erwiesen, beliebig und wird zweckmäßig den räumlichen Ge- 60 .. gebenheiten und Erfordernissen der zur weiteren Be- ^{a en 3118}P^{1110 e}· handlung der Halbleiterkörper benutzten Geräte und 1. Verfahren zum Herstellen von Halbleiter-Hilfsmittel angepaßt. In der Figur ist ein leistenför- anordnungen mit einem Halbleiterkörper, vormiger Träger dargestellt, an dem die Halbleiteranord- zugsweise aus Silizium, Germanium oder einer nungen in entsprechendem Abstand in einer Reihe 65 intermetallischen Verbindung, bei dem mehrere befestigt sind. Die Erfindung umfaßt jedoch auch an- mit Elektroden versehene Halbleiterkörper an dere räumliche Anordnungen. Die in der oben be- einem Hilfsträgerkörper befestigt und gemeinsam schriebenen Weise zu einem System zusammengefaß- weiteren Verfahrensschritten unterworfen wer-

   den, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterkörper mit einem Lot an einem bandförmigen Hilf strägerkörper angelötet werden, das einen niedrigeren Schmelzpunkt hat als das zum Anbringen der Elektrode an dem Halbleiterkörper verwendete Lot, und daß nach der gemeinsamen Behandlung der Halbleiterkörper diese durch Schmelzen des Lotes zwischen dem Halbleiterkörper und dem Hilfsträgerkörper von letzterem abgelöst und unter Verwendung des am Halbleiterkörper haftenden Lotes schließlich auf einer Kühlplatte oder in einem Gehäuse befestigt werden.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsträgerkörper aus einem niedrigschmelzenden Lot besteht.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper von dem Hilfsträgerkörper durch Erwärmen des Hilf strägerkörpers abgelöst wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablösung durch Erwärmen des Halbleiterkörpers mit Hilfe von Gleichstrom erfolgt.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsträgerkörper mit Fremdheizung vorgewärmt wird.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein leistenförmiger Hilfsträgerkörper verwendet wird.

   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsträgerkörper aus einer Legierung von 98% Blei und 2°/» Gold hergestellt wird.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die an den Hilfsträgerkörper angrenzende Lotschicht eine Legierung aus 96% Blei und 4% Gold verwendet wird.

   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden mit Hilfe von Reinblei an dem Halbleiterkörper befestigt werden.

   10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterkörper mit Elektroden aus Silber verbunden werden.

   11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Hilfsträgerkörper aufgesetzten Halbleiteranordnungen gemeinsam geätzt werden.

   12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Hilfsträgerkörper aufgesetzten Halbleiteranordnungen gemeinsam mit Lack überzogen werden.

   13. Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 zum Herstellen von Ringgleichrichtern.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Britische Patentschrift Nr. 889 165;
   Zeitschrift »Electronics«, 32, 1959, H. 37, S. 132 bis 135.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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