DE1283969B

DE1283969B - Halbleiterbauelement mit elektrisch isolierendem Zwischenkoerper zwischen dem Halbleiterkoerper und einem Gehaeuseteil, sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1283969B
Application number: DEJ27519A
Authority: DE
Inventors: Wirth Anton; Schulz Egon; Pfander Hans
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1965-02-16
Filing date: 1965-02-16
Publication date: 1968-11-28
Also published as: IE29877L; GB1066200A; NL6601886A; NL153722B; US3471752A; BE676467A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiter- Die Nachteile des bekannten Aufbaues unter

bauelement mit einem die Wärme gut leitenden und ; , ^Verwendung der bekannten Zwischenkörper aus elektrisch isolierenden Zwischenkörper zwischen dem Berylliumoxyd oder Aluminiumoxyd werden erfin-Halbleiterkörper und einem die Wärme ableitenden dungsgemäß dadurch behoben, daß der Zwischen-Gehäuseteil, welches mit dem Zwischenkörper gut 5 körper aus Silizium besteht und zumindest auf der wärmeleitend verbunden ist. dem Halbleiterkörper zugewandten Seite eine iso-

Aus der deutschen Auslegeschrift 1018 557 ist lierende Siliziumoxydschicht und darüber eine ein Verfahren zum Herstellen gleichrichtender metallische Zwischenschicht aufweist, die nicht bis Legierungskontakte an Halbleiterkörpern bekannt, zum Rand der Siliziumoxydschicht reicht und an d. h. also ein Verfahren zum Herstellen legierter io der mindestens eine Zuleitungselektrode an der dem Dioden oder Transistoren, bei denen bekanntlich die Halbleiterkörper zugewandten Seite angebracht ist. pn-Übergänge an den beim Erstarren der Legierungs- Die Erfindung wird im folgenden an Hand der

schmelze sich bildenden Rekristallisationszonen ent- Zeichnung beschrieben.

stehen. Dieses bekannte Verfahren zeigt einen Weg, In der Zeichnung ist der Halbleiterkörper mit 1

wie die auf Grund der unterschiedlichen thermischen 15 bezeichnet. Im vorliegenden Falle handelt es sich um Ausdehnungskoeffizienten der Legierungsmaterialien einen Planartransistor mit einer aufgedampften entstehenden und unerwünschte Rekombinations- Emitter-Kontaktelektrode 13 und einer Basis-Konzentren ergebenden mechanischen Spannungen ver- taktelektrode 16. Der Zwischenkörper 2 besteht aus mieden werden können, nämlich dadurch, daß auf Silizium und weist auf der dem Transistor zugedas Metall des Legierungskontaktes ein metallischer ao wandten Seite eine thermisch erzeugte Siliziumoder halbleitender Kompensationskörper aufgebracht oxydschicht 3 auf. Auf der Siliziumoxydschicht 3 wird, der beim Einlegieren nicht schmilzt und wird zur Verbesserung des Haftens eine Schicht aus mechanische Spannungen beim Erstarren ausgleicht. Titan, Aluminium, Nickel, Chrom, Silizium und/oder Ein elektrisch isolierender Zwischenkörper ist nicht Germanium aufgedampft. Auf diese Schicht wird vorgesehen. 35 vorzugsweise eine Goldschicht 4 durch Aufdampfen

Der Kompensationskörper kann nach dem Ein- oder elektrolytisch aufgebracht. Bei der Verwendung legieren auf einem Gehäuseteil befestigt werden, etwa von Gold für die Schicht 4 ist allerdings die Verin der Weise, daß, wie aus der Zeitschrift »Radio wendung von Aluminium für die auf der Silizium- und Fernsehen«, 1956, S. 492 und 493, sowie aus oxydschicht aufgebrachte Schicht zu vermeiden, da der Zeitschrift »Electronic Industries«, 1963, S. 171, 30 eine Aluminium-Gold-Silizium-Legierung schlechte bekannt ist, eine besondere Aluminiumoxydschicht mechanische Eigenschaften bei der Alterung aufzur elektrischen Isolierung zwischen Kompensations- weist. Die Verwendung von Gold für die Schicht 4 körper und Gehäuseteil angebracht wird. hat den Vorteil, daß der Siliziumkörper des

Es ist ferner bekannt (vgl. deutsche Auslegeschrift Elementes unmittelbar mit dem Zwischenkörper 2 1111739), zwischen der Köllektorzone eines Tran- 35 durch Legieren mechanisch fest und gut wärmesistors und einem wärmeableitenden Gehäuseteil leitend verbunden werden kann. Der Zwischeneinen isolierenden Zwischenkörper aus Beryllium- körper 2 aus Silizium kann ohne Schwierigkeiten mit oxyd anzuordnen. Berylliumoxyd ist bekanntlich ein dem Gehäuseteil 5 unter Verwendung bekannter außergewöhnlich gut wärmeleitendes Isolations- Legierungsmaterialien legiert werden, material. Der bekannte Aufbau hat den Vorteil, daß 40 Zur Verhinderung unerwünschter thermischer die Kollektorzone des Transistors gegenüber dem Spannungen wird als Gehäuseteil 5 eine Molybdän-Gehäuseteil ohne den Nachteil einer schlechten scheibe verwendet, die zumindest auf der dem Wärmeableitung vom Halbleiterkörper zum Gehäuse- Zwischenkörper zugewandten Seite mit dem Leteil isoliert ist. Dieser Aufbau hat für Hochfrequenz- gierungsmaterial Gold plattiert ist. Da die Goldtransistoren den Vorteil, daß die Emitterzone des 45 schicht 4 nicht bis zum Rand der Siliziumoxyd-Transistors über kurze Zuleitungselektroden mit dem schicht 3 reicht, wird ein isolierender Aufbau des Gehäuseteil verbunden werden kann, so daß sich ein Transistors 1 auf dem Gehäuseteil 5 erhalten. Die emitterseitig induktivitätsarmer Aufbau ergibt. Durch Molybdänscheibe 5 wird ihrerseits mit dem Sockel 6 einen emitterseitig induktivitätsarmen Aufbau eines des Halbleiterbauelementes verlötet. Hochfrequenztransistors werden in einer Schaltung 50 Der Sockel 6 weist in Glaseinschmelzungen 15 die mit geerdetem Emitter Eingangs- und Ausgangskreis drahtförmigen Zuleitungselektroden 10 und 11 auf. weitgehend entkoppelt. Die Kollektor-Zuleitungselektrode 10 wird durch

Die Verwendung eines Zwischenkörpers aus Thermokompression von Golddrähten 8 mit der Berylliumoxyd bei dem bekannten Aufbau hat den Goldschicht 4 und damit mit der Kollektorzone des Nachteil, daß Körper aus Berylliumoxyd teuer, 55 Transistors 1 elektrisch leitend verbunden. In gleicher schwer herstellbar und schwierig bearbeitbar sind. Weise wird die Basis-Zuleitungselektrode 11 über Ein Nachbearbeiten der Berylliumoxydkörper ist Golddrähte 9 mit der Basis-Elektrode 16 verbunden, wegen der Giftigkeit des Staubes nicht ohne weiteres Ebenso wird bei der Verbindung der Emittermöglich. Ein großer Nachteil besteht ferner darin, Elektrode 13 über Golddrähte 7 mit dem Gehäusedaß der thermische Ausdehnungskoeffizient des 60 teil 5 verfahren.

Sinterkörpers aus Berylliumoxyd nicht demjenigen Der beschriebene Aufbau ermöglicht sehr kurze

des Halbleitermaterials, insbesondere nicht dem- Emitterdrähte 7, wodurch sich eine sehr geringe jenigen von Silizium, angepaßt ist. Das gleiche gilt Zuleitungsinduktivität zur Emitterzone 13 des Tranauch für die obenerwähnte Aluminiumoxydschicht. sistors ergibt. Die Zuleitungsinduktivität wird um so Ferner haften metallische Schichten auf Sinter- 65 geringer, je mehr Golddrähte 1,8 und 9 verwendet körpern aus Berylliumoxyd schlecht. Es ist auch werden (Parallelschaltung).

schwierig, Plättchen aus Berylliumoxyd unter 0,5 mm Die Verwendung eines mit einer Siliziumoxyd-

Dicke zu erhalten. schicht versehenen Zwischenkörpers aus Silizium hat

folgende Vorteile: Die Herstellung und Bearbeitung sehr dünner Zwischenkörper aus Silizium ist ohne weiteres mit den bekannten Verfahren zur Bearbeitung von plattenförmigen Halbleiterkörpern möglich.

Silizium ist wesentlich billiger als Berylliumoxyd. Thermisch gewachsene Oxydschichten auf Silizium haben sich als so fest erwiesen, daß Thermokompressionsverbindungen, bei denen bekanntlich erhebliche Drücke auftreten, ohne Beschädigung der darunterliegenden Siliziumoxydschicht möglich sind. Schließlich ist es bei Zwischenkörpern aus Silizium möglich, ein oder mehrere pn-Übergänge parallel zur Flächenausdehnung des Zwischenkörpers herzustellen. Dadurch ist ein zum Gehäuseteil gut wärmeleitender und kapazitätsarmer Aufbau möglich, da die Raumladungskapazitäten der pn-Übergänge hintereinandergeschaltet sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Halbleiterbauelement mit einem die Wärme gut leitenden und elektrisch isolierenden Zwischenkörper zwischen dem Halbleiterkörper und einem die Wärme ableitenden Gehäuseteil, welches mit dem Zwischenkörper gut wärmeleitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkörper (2) aus Silizium besteht und zumindest auf der dem Halbleiterkörper (1) zugewandten Seite eine isolierende Silizium-Oxydschicht (3) und darüber eine metallische Zwischenschicht (4) aufweist, die nicht bis zum Rand der Oxydschicht reicht und an der mindestens eine Zuleitungselektrode (8) an der dem Halbleiterkörper zugewandten Seite angebracht ist.

2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliziumoxydschicht auf dem Zwischenkörper eine thermisch gewachsene Schicht ist.

3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus mindestens zwei Schichten besteht, von denen die dem Halbleiterkörper anliegende (4) aus Legierungsmaterial, insbesondere aus Gold, besteht und die dem Zwischenkörper (2) anliegende aus einem auf Siliziumoxyd gut haftenden Material, insbesondere Titan, Aluminium, Nickel, Chrom, Silizium und/oder Germanium, besteht.

4. Halbleiterbauelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkörper (2) mindestens einen parallel zur Siliziumoxydschicht verlaufenden pn-übergang aufweist.

5. Halbleiterbauelement nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (5) aus goldplattiertem Molybdän besteht.

6. Halbleiterbauelement nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper als Transistor ausgebildet ist, dessen Kollektor über die metallische Zwischenschicht (4) mit einer Kollektorzuleitungselektrode (10), dessen Emitter mit dem Gehäuseteil (5) und dessen Basis mit einer Basiszuleitungselektrode (11) des Gehäuses elektrisch verbunden sind.

7. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Zwischenschicht auf der Siliziumoxydschicht durch Thermokompression von Gold-Drähten mit einer Zuleitungselektrode verbunden wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen