DE2500206A1

DE2500206A1 - Metallisierungssystem fuer halbleiter

Info

Publication number: DE2500206A1
Application number: DE19752500206
Authority: DE
Inventors: Richard Leslie Greeson; Elliott Malcolm Philofsky
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1974-01-03
Filing date: 1975-01-03
Publication date: 1975-11-20
Also published as: FR2256963A1; US3945111A; GB1467339A; FR2256963B1

Description

2500208

DipL-Phys. O.E. Weber ' \- . ^ Patentanwalt

Telefon: (088)7915050

Telegramm: monopohweber mOnchen

M ΛΛΛ

MOTOROLA INC. Delaware/USA

Metallisierungssystem für Halbleiter

Die Erfindung betrifft allgemein ein Metallisierungssystem für Halbleiter. Die Erfindung bezieht sieh insbesondere auf ein System, wie es in der US-Patentanmeldung 409 84-3 beschrieben ist, welche am 26. Oktober 1973 von der Anmelderin nach Übertragung von den Erfindern Earl K. Davis und Kent W. Hansen eingereicht wurde. .-■"..

Die Erfindung bezieht sich auf Halbleitereinrichtungen bzw. Halbleiterelemente, welche eine erhöhte Leistung und eine verbesserte mechanische Festigkeit haben sollen, sowie auf

609847/1014

.Λ

Verfahren zur Herstellung solcher Elemente. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein solches Metallisierungssystem auf einer Halbleiterscheibe oder einem Halbleiterplättchen und ein Verfahren zu dessen Herstellung, bei welchem das Halbleiterplättchen metallurgisch mit den zugehörigen Anschlußklemmen verbunden werden kann. Bei Bauelementen wie Zener-Dioden, bei welchen ein Halbleiterplättchen, zwei Anschlußklemmen und eine Glashülse zusammengefügt werden und einem Heizzyklus zur metallurgischen Verbindung zwischen dem Plättchen und den Anschlüssen sowie zur hermetischen Abdichtung der Anschlüsse gegenüber der Glashülse ausgesetzt werden, wird die metallurgische Bindung gleichzeitig mit der Glasabdichtung erreicht. Dies geschieht, ohne daß irgendwelche Grenzschichten oder andere Eigenschaften des Halbleiterplattchens bzw. der Halbleiterscheibe zerstört werden. Es entfällt somit die Notwendigkeit, das Plättchen und die Anschlüsse einer Spannung auszusetzen.

In der vorliegenden Beschreibung werden die Ausdrücke Halbleiterplättchen sowie Halbleiterscheibe im wesentlichen in der gleichen Bedeutung verwendet, wenn dies nicht ausdrücklich anders dargelegt ist.

Während ein besonderes Anwendungsgebiet der Erfindung Dioden wie Zener-Dioden sind, dürfte ersichtlich sein, daß die Erfindung auch auf solche Halbleiter-Bauelemente anwendbar ist, bei welchen ein Metallisierungssystem dazu verwendet wird, das Element mit Anschlußklemmen zu verbinden.

Bekannte Metallisierungssysteme, welche in Verbindung mit Zener-Dioden und anderen Dioden bisher verwendet wurden, haben Chrom-Silber-Gold verwendet, wobei die anschließende Verbindung der Scheibe mit den Leitungsklemmen oder Anschlußklemmen beispielsweise mit Blei-Zinn-Lötmitteln erfolgt. Eine .derartige Verbindung wurde bei verhältnismäßig niedrigen

6096U/10U

Temperaturen hergestellt und erforderte natürlich eine die Anordnung umgebende GlaShülse, welche bei etwa denselben niedrigen Temperaturen mit den Klemmen dicht verbunden werden konnte. Während solche Verbindungen an sich zufrieden- stellend ausgeführt werden konnten« hatten ü±e jedoch eine geringe Festigkeit und konnten nur eine verhältnismäßig geringe Leistung aufbringen· .

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Metallisierungssystem für Halbleiter der oben geschilderten Art zu schaffen, welches bei außerordentlich guter Festigkeit Zwischen der Halbleiterscheibe und Anschlußklemmen besonders hohe Leistungen der entsprechenden Bauelemente ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung eine metallurgische Bindung der Scheibe an die Anschlußklemmen verwendet. Zu diesem Zweck wird das Metallisierungssystem bei einer wesentlich höheren Temperatur hergestellt. Dazu ist eine die Anordnung umgebende Glashülse erforderlich, welche bei derselben verhältnismäßig hohen Temperatur eine dichte Verbindung mit den Anschlußklemmen ermöglicht. Weiterhin muß der Zeit-Temperatur-Zyklus des Metallisierungssystems und der Glasdichtung derart ausgebildet sein, daß die Grenzschicht oder andere Eigenschaften des Halbleiters nicht beeinträchtigt werden. Dies ist insbesondere für Niederspannungs-Legierungselemente wesentliche Das Hochtemperatur-Zeitintervall muß somit kurz sein·

Das Aluminium-Zinn-Legierungssystem gemäß der Erfindung weist die gewünschten Eigenschaften auf, und es hat weiterhin den Vorteil, daß eine rasche Abkühlung der Bauelemente von der Glasdichtungstemperatur ermöglicht wird, ohne daß dabei entweder die Qualität der metallurgischen Verbindung beeinträchtigt wird oder eine mechanische Oberbeanspruchung der Scheibe auftritt. .

5O984T/10U

Somit soll gemäß der Erfindung weiterhin auch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Metallisierungssystems geschaffen werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Metallisierungssystem zum Kontaktieren und Verbinden mit einer Halbleiteroberfläche vorgesehen, welches sich dadurch auszeichnet, daß eine erste Schicht aus Aluminium auf der Oberfläche des Halbleiters abgelagert wird und daß eine zweite Schicht aus einem Gemisch von Aluminium und Zinn auf die Aluminiumschicht aufgebracht wird. Vorzugsweise wird eine Schnellüberzugsschicht aus Palladium auf die Schicht aus Aluminium und Zinn aufgebracht. Vorzugsweise hat die erste Schicht aus Aluminium eine Dicke von etwa 2000 8, bis 3OOO X, die zweite Schicht aus einem Gemisch von Aluminium und Zinn hat eine Dicke von 15 000 £ bis 25 000 2, wobei in dem Gemisch das Aluminium eine minimale Dicke von etwa 2000 X und das Palladium eine Dicke von etwa 800 X bis 1000 £ aufweist.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung ein Verfahren geschaffen, welches zur Herstellung eines Metallisierungssystems auf einer Halbleiteroberfläche dient, welche nachfolgend mit einer Elektrode verbunden werden soll, wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, daß eine solche Halbleiteroberfläche auf etwa 200⁰O aufgeheizt wird, daß dann auf dieser Oberfläche eine Aluminium-Silicium-Legierung und eine Schicht aus Aluminium darüber hergestellt werden, daß dann die Heizung abgeschaltet wird und daß ein Gemisch aus Aluminium und Zinn auf die Alüminiumschicht aufgebracht wird, wonach eine Schnellüberzugsschioht aus Palladium aufgebracht wird.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung ein Halbleiterelement geschaffen, welches eine metallurgische Verbindung zwischen der Halbleiterscheibe und den daran befestigten Klemmen aufweist, wobei sich die Anordnung dadurch auszeichnet, daß eine Halbleiterscheibe vorgesehen ist, daß weiterhin ein Metallisierungs-

609847/1014

system auf jeder Seite der Scheibe vorhanden ist, welches eine Aluminiumschicht und eine Schicht aus einem Gemisch von Aluminium und Zinn aufweist, daß weiterhin Klemmen vorgesehen sind, welche ein Metall aus der Gruppe von Molybdän, Kupfer, Nickel, Silber, Platin, Palladium, Rhodium, Wolfram und Dumet auf jeder Seite der Scheibe enthalten und metallurgisch mit dem Metallisierungssystem verbunden sind» und daß tine Glashülse mit jedem der Metallanschlüsse verbunden ist.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiters geschaffen, welcher eine Halbleiterscheibe, wenigstens eine metallurgisch daran angebrachte Anschlußklemme und eine an der Anschlußklemme angebrachte Glashülse aufweist, wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, daß eine Halbleiterscheibe mit einem darauf angebrachten Metallisierungssystem hergestellt wird, welches eine Aluminiumsohicht, weiterhin eine Schicht aus einem Gemisch von Aluminium und Zinn auf der Aluminiumschicht aufweist, wobei weiterhin wenigstens eine Klemme vorhanden ist, die aus einem Metall besteht, welches aus der Gruppe Molybdän, Kupfer, Niekel, Silber, Platin, Palladium, Rhodium, Wolfram, Kovar und Dumet ausgewählt ist, wobei diese Klemme benachbart zu der Halbleiterscheibe abordnet wird, wobei weiterhin eine die Klemme umgebende Glashülse vorgesehen wird, wobei die Anordnung aus der Scheibe, der Anschlußklemme und der Glashülse einem Zeit-Temperatur-Zyklus ausgesetzt wird, der einen Temperaturanstieg auf etwa 725 bis 825⁰C in etwa 6-10 Minuten aufweist, wonach ein Temperaturabfall af eine Temperatur etwas unterhalb des eutektisohen Punktes von Aluminium-Silicium sichin einer Periode von etwa 10-30 Sekunden anschließt, worauf die Anordnung in etwa 5-7 Minuten auf Zimmertemperatur abgekühlt wird*

SÖ9847/1ÖU

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in-dieser zeigen:

Pig. 1 einen schematischen Schnitt einer Diode gemäß der Erfindung in vergrößertem Maßstab,

Fig. 2 einen Schnitt eines Teils der in der Fig. 1 dargestellten Anordnung in vergrößertem Maßstab, wobei das Verfahren zu deren Herstellung veranschaulicht ist,

Fig. 3 einen Schnitt eines Teils der Anordnung gemäß Fig. 1 und in vergrößertem Maßstab,

Fig. 4 ein Blockdiagramm, welches die Herstellungsschritte der Halbleitereinrichtung und ihres Metallisierungssystems veranschaulicht,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene schematische Darstellung, welche das Verfahren der Herstellung des Metallisierungssystems veranschaulicht,

Fig. 6 ein Blockdiagramm, welches die Schritte bei der Herstellung der endgültigen Einrichtung veranschaulicht, und

Fig. 7 eine graphische Darstellung, welche einen Zeit-Temperatur-Zyklus gemäß der Erfindung veranschaulicht.

In der Fig. 1 ist eine Diode dargestellt, welche beispielsweise eine Zener-Diode sein kann, welche eine Halbleiterscheibe oder ein Halbleiterplättohen 10 aufweist, weiterhin ein Paar von metallischen Klemmen oder Anschlüssen 11 und 12, welche mit den entsprechenden Oberflächen der Scheibe 10 verbunden sind, wobei weiterhin Leiter 13 und 14 jeweils an den Klemmen 11 bzw. 12 angebracht sind und sich von diesen aus in axialer Richtung erstrecken, und wobei eine Glashülse 15 mit den Klemmen 11 und

g09847/10U

verbunden ist. Die Verbindungen an den Oberflächen 16 und der Scheibe 10 und den metallischen Anschlüssen 11 und 12 sind jeweils metallurgische Verbindungen gemäß der Erfindung, und die Verbindungen, welche zwischen der Innenfläche 18 der Glashülse 16 und den benachbarten Oberflächen der metallurgischen Klemmen 11 und 12 ausgebildet sind, sind hermetische Hochtemperaturdichtungen, welche gleichseitig alt den metallurgischen Verbindungen ausgebildet wurden·

In der Fig. 2 ist in sohematiaoher Darstellung eine vergrößerte Version des Plättchens oder der Scheibe 10 dargestellt, und zwar in einer Teildarstellung, wobei die Art der Herstellung veranschaulicht ist. Somit ist die Scheibe 10 dargestellt, wie sie zwischen teilweise gebrochenen Rechtecken 19 und 21 angeordnet ist, welche auf jeder Seite der Scheibe 10 jeweils ein identisches Plättchen darstellen. Diese sind repräsentativ für ein Plättchen, welches durch die gestrichelte Linie 22 dargestellt ist und soviele Scheiben 10 aufweist wie nach den jeweiligen Umständen daraus hergestellt werden können. Eine große Anzahl von Scheiben 10 werden in dem Plättchen bzw. dem Block 22 ausgebildet, und nachdem die gesamte Behandlung abgeschlossen ist, wie sie nachfolgend erläutert wird, werden einzelne Plättchen 10, 19, 21 usw. dadurch ausgebildet, daß nach an sich bekannter Methode entlang den Einschnitten 23 mittels eines Lasers angeritzt und anschließend durchgebrochen wird. Die Bearbeitung wird in bezug auf die Scheibe 10 der Fig. 2 erläutert, es sei jedoch darauf hingewiesen, ckß dieselbe Behandlung über die gesamte Oberfläche des Plättchens 22 vorgenommen werden kann.

Bei der Scheibe 10 wird ein Körper oder ein Substrat 24 aus Silicium mit beispielsweise einer Dotierung vom Typ N mit geeignetem spezifischem Widerstand ausgewählt, und ein Be-. reich 25 vom Typ P wird eindiffundiert, um eine Grenzschicht 26 auszubilden. Falls es in einem speziellen Fall erwünscht

509847/1014

ist, kann für das Substrat 24 eine Dotierung vom Typ P verwendet werden, und die Diffusion 25 kann vom Typ einer Dotierung N sein. Die Diffusion 25 wird nach einem beliebigen geeigneten bekannten Verfahren durchgeführt, beispielsweise mit einer photoempfindlichen Maskierung oder in ähnlicher Weise, wonach die Diffusion stattfindet. Natürlich werden entsprechende Inseln oder Bereiche 25 vom Typ P in allen den Bereichen ausgebildet, welche zu den Scheiben 19, 21 usw. werden. Nachdem die Diffusionen die Oberfläche 27 des Plättchens geworden sind, wird das Plättchen mit einer Schicht 28 aus Siliciumdioxid mit geeigneter Dicke überzogen. Die Siliciumdioxidschicht kann in beliebiger geeigneter bekannter Weise ausgebildet werden. Nachdem die Schicht aus Siliciumdioxidschicht 28 ausgebildet ist, werden darin geeignete Fenster 29 geatzt, und zwar eines für jede Scheibe nach beliebiger bekannter Art, beispielsweise durch die Anwendung photoempfindlicher Elemente und einer Ätztechnik. In jedes der Fenster 29 wird ein Metallsystem 31 in gutem Ohmschen Kontakt mit dem durch einen Stoff vom Typ P dotierten Bereich 25 eingebracht, und ein zweites Metallisierungssystem 32, welches mit 31 identisch ist, wird auf der anderen Seite des Substrats 24 gebildet.

Das Metallisierungssystem 31, 32 gemäß der Erfindung und sein Herstellungsverfahren wird nachfolgend anhand der Fig. 2, 4 und 5 im einzelnen näher erläutert.

Das Metallisierungssystem weist eine Kombination aus einer Schicht aus Aluminium, welches mit dem Silicium legiert ist, und einer aus Aluminium und Zinn kombinierten Schicht auf, welche über der ersten Aluminiumschicht ausgebildet ist. Eine Palladiumschicht kann über der aus Aluminium und Zinn kombinierten Schicht angeordnet werden, um während der Speicherung der Scheibe eine Oxidation des Aluminiums zu vermeiden, bevor sie zur Ausbildung von entsprechenden Einrichtungen bzw. Elementen weiterverwendet wird.

609847/10U

In der Fig. 5 ist eine Vakuumkammer 33 dargestellt, die einen Boden 34 und ein haubenförmigee oder glockenförmiges Oberteil 35 aufweist. Das Oberteil 35 kann mit dem Boden 34 dicht verbunden sein, und zwar an der Verbindungsstelle 36, indem zur Abdichtung ein beliebiges geeignetes Verfahren angewandt wird, und über die Leitung 37 und das Ventil 38 kann ein beliebiges geeignetes Vakuum angelegt werden. Im Inneren der Kammer 33 ist eine Scheibe 22 auf einer geeigneten Halterung 39 angeordnet, welche zweckmäßigerweise auch eine Heizanordnung beliebiger bekannter Art sein kann, die dazu dient, die Scheibe 22 auf eine gewünschte Temperatur aufzuheizen, beispielsweise auf etwa 20O⁰O.

Die Scheibe 22 gemäß Fig. 5 ist in der oben beschriebenen Weise behandelt worden und weist die Schicht 28 aus Siliciumdioxid und die Fenster 29 auf· Weiterhin sind innerhalb der Kammer 33 drei Behälter 41, 42 und 43 angeordnet, welche jeweils entsprechende Mengen an Aluminium 44, Zinn 45 und Palladium 46 enthalten, line beliebige bekannte Heizeinrichtung wie eine elektrische Widerstandsheizeinrichtung, eine Induktionsheizeinrichtung oder ähnliche Einrichtungen 47, 48 und 49 dienen dazu, jeweils die Behälter 41, 42 bzw. 43 aufzuheizen.

Nachdem die Scheibe 22 auf etwa 200⁰O aufgeheizt wurde, wird das Aluminium 44 auf seinen Siedepunkt oder seine Verdampfungstemperatur aufgeheizt, und eine" Schicht 51 aus Aluminium wird abgelagert. Das Aluminium wird auf seinen Siedepunkt von 2467 aufgeheizt, und eine entsprechende Dioke von etwa 2500 % wird gemäß Fig. 4 abgelagert. Das abgelagerte Aluminium bildet eine dünne Schicht aus einer eutektischen Aluminium-Silicium-Legierung, wie es bei 51A in der Fig. 2 dargestellt ist, und eine. Schicht aus reinem Aluminium, wie es bei 51B in. dieser Figur dargestellt ist.

609847/1014

In der vorliegenden Beschreibung wird das Symbol S für die Längeneinheit Angström verwendet, die gleich einem Zehnbillionsten Meter ist.

Nachdem die Schicht 51 aus Aluminium (51A und 51B) abgelagert ist, wird die Heizung von der Scheibe 22 abgeschaltet, so daß sie sich mit einer geeigneten Rate abkühlen kann« Während des Abkühlvorganges, und zwar unmittelbar nach der zunächst erfolgten Aluminiumablagerung, wird das Zinn 4-5 durch die Heizeinrichtung 48 auf seinen Siedepunkt oder seine Verdampfungstemperatur von 227O⁰C aufgeheizt. Das Aluminium bleibt auf seiner Siedetemperatur. Während dieses Schrittes lagern sich das Aluminium 44 und das Zinn gemeinsam auf der Scheibe ab, um die bei 52 in den Pig. 2 und 5 dargestellte Schicht zu bilden. Die entsprechende Dicke des während dieses Schrittes abgelagerten Aluminiums beträgt etwa 2500 ä, und etwa 20 000 8. Zinn werden abgelagert. Aus praktischen Gründen werden die Menge an Aluminium 44 und die Menge an Zinn 45 im Voraus ausgewählt, so daß die Verdampfungsablagerung dieser zwei Metalle fortgesetzt wird, bis die Behälter 41 und 42 leer sind.

Nach der gemeinsamen Ablagerung von Aluminium und Zinn wird das Palladium 46 durch die Heizeinrichtung 49 auf seinen Siedepunkt oder seine Verdampfungstemperatur von 2927°C aufgeheizt, um eine Sohnellüberzugsschicht 53 aus Palladium abzulagern, welche etwa 800 8. bis 1000 X dick ist.

Nachdem die drei Schichten aus Aluminium 5I» Aluminium-Zinn 52 und Palladium 53 abgelagert sind, wird die Scheibe umgedreht und auf die Halterung 39 gelegt. Dann wird erneut ein Vakuum innerhalb der Kammer 33 erzeugt, und derselbe Zyklus der Ablagerung von Aluminium, Zinn und Palladium wird gemäß der oben beschriebenen Vorgehensweise erneut ausgeführt, um die beschriebenen Schichten zu erzeugen, so daß das in der

609847/1014

Fig. 2 dargestellte Metalliaierungsaystem 32 entsteht. Somit ist dann eine Schicht aus Aluminium 54- von etwa 25OO X Dicke abgelagert, um eine Schicht 54A aus einer eutektischen Aluminium-Silioium-Legierung und eine Schicht aus Aluminium 54B auszubilden, auf welchen gemeinsam eine Matrix aus Aluminium und Zinn 55 abgelagert ist, die zusätzlich 25ΟΟ Ä Aluminium und etwa 20 Ό0Ο % Zinn enthält, um die gemeinsam abgelagerte Schicht 55 zu bilden· Oben auf die gemeinsam abgelagerte Schicht 55 aus Aluminium-Zinn wird eine Schicht aus Palladium 56 mit einer Dicke von etwa 800 £ bis 1000 X abgelagert.

Wenn das zweite Metallsystem 32 hergestellt ist, wird die Scheibe aus der Kammer 33 herausgenommen und kann sich abkühlen, worauf die Scheibe 22 dann durch einen Laser angeritzt wird und an den Einschnitten 23 in einzelne Plättchen oder Scheibchen durchgebrochen wird, die nachfolgend beispielsweise zu Dioden weiterverarbeitet werden, wie es unten erläutert wird.

Während gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Aluminium und Zinn getrennt verdampft werden, um die gemeinsam abgelagerte Schicht 52 zu bilden, sei darauf hingewiesen, daß die Schicht 52 auch beispielsweise aus einer Zinn-Aluminium-Legierung abgelagert werden kann, welche 90 Anteile Zinn und 10 Anteile Aluminium enthält. Das Verhältnis zwischen Zinn und Aluminium kann für bestimmte Zwecke verändert werden, und da der Siedepunkt für diese beiden Metalle verhältnismäßig nahe benachbart ist, können gleiche Volumina dieser Netalle in etwa demselben Zeitintervall abgelagert werden. Die gemeinsam abgelagerte Schicht sollte eine minimale Dicke in der Größenordnung von 2000 & haben, um ein nachfo^endes Abschälen der Schicht zu vermeiden. Die zunächst aufgebrachte Schicht aus Aluminium 51 sollte nicht dünner sein als etwa 2000 Ä, und ihre Dicke kann zwischen 2000 Ä und 3OOO Ä liegen, die gemeinsam abgelagerte Schicht

50Ö8O/10U

aus Zinn und Aluminium kann eine Dicke zwischen etwa 15OOO Ä bis 25 000 2 haben, und die Schicht aus Palladium 31 kann eine Dicke zwischen 5OO Ä und"1000 % aufweisen.

Nachdem die Plättchen ausgebildet sincL wie es oben beschrieben wurde, kann eine bestimmte Scheibe/gemäß Fig. 1 in einer beliebigen geeigneten Anordnung mit zwei metallischen Klemmen 11 und 12 und einer die Anordnung umgebenden Glashülse 15 ausgestattet werden. Diese Anordnung kann durch einen Ofen oder durch eine Abdichtungseinrichtung hindurchgeführt werden und kann einem Zeit-Temperatur-Zyklus unterworfen werden, wie er beispielsweise in der Fig. 7 veranschaulicht ist, und die metallurgische Verbindung zwischen den Metallanschlüssen bzw. Metallklemmen und der Scheibe können ebenso wie die hermetische Abdichtung mit der Glashülse ausgebildet werden.

Die metallischen Klemmen 11 und 12 können aus einem beliebigen Metall hergestellt werden, welches durch Zinn benetzt wird, welches die erforderlichen Eigenschaften der elektrischen Leitfähigkeit und der thermischen Ausdehnung hat, um mit dem Glas der Hülse 15 vergleichbar zu sein. Beispielsweise können die Anschlüsse 11 und 12 aus Molybdän, Kupfer, Nickel, Silber, Platin, Palladium, Rhodium, Wolfram, Dumet, Kover und eventuell anderen Stoffen bestehen. Das Metall diear Anschlüsse bzw. Klemmen sollte jedoch mit Aluminium keine spröden intermetallischen Verbindungen eingehen. Die Ausbildung einer metallurgischen Verbindung zwischen der Scheibe und den metallischen Klemmen erfordert, daß die Verbindungs- oder Verklebungstemperatur oberhalb des Punktes liegt, an welchem das Verbindungsmetall vollständig schmilzt, d.h., nicht gerade oberhalb der eutektischen Temperatur, sondern des Schmelzpunktes des höchsten Schmelzpunktes des dort befindlichen Materials. Somit muß gemäß der Erfindung das Aluminium vollständig geschmolzen sein, und die Temperatur muß wenigstens 660⁰C betragen, was dem Schmelzpunkt von Aluminium entspricht. Vorzugsweise sollte die Verbindungs-

509847/10U

bzw. Verklebungstemperatur wenigstens 25 O oberhalb dieses Schmelzpunktes liegen, beispielsweise im Bereich von 685°O bis 7OO°C. In der Praxis -sind die Anteile von Aluminium und Zinn nicht exakt die eutektischen Prozentsätze, so daß der Schmelzpunkt höher liegt als bei dem entsprechenden eutektischen Gemisch, und in der Praxis sind somit Temperaturen im Bereich von 725°C bis 825°0 zweckmäßig.

Weiterhin ist erforderlich, daß das Glas der Glashülsβ 15 ausreichend erweicht wird, um die Anschlüsse bzw. Klemmen 11 und 12 abzudichten, ohne daß es soweit schmilzt, daß eine vollständige Deformierung eintritt. Eine Glaszusammensetzung, welche sich hierzu als zweckmäßig und zufriedenstellend erwiesen hat, jedoch nicht Gegenstand der Erfindung ist, ist in der obengenannten US-Patentanmeldung von Earl E. Davis und Kent W. Hansen beschrieben. Die Zusammensetzung des Glases in einem Bereich von Gewichtsprozenten ist nachfolgend angegeben, wie sie sich als zweckmäßig bewehrt hat, um mit Molybdänanschlüssen eine Abdichtung zu erzeugen, ohne daß darauf Oxid vorhanden ist, und zwar in einer Stickstoffatmosphäre bei einer Temperatur im Bereich von 74O⁰O bis 76O⁰O, und zwar in einer Zeitperiode von weniger als einer Hinute:

SiO₂ PbO

ZnO

Al₂O₃ GdO

TO

Venn die Metallanschlüsse bzw. Klemmen 11 und 12 aus Molybdän ausgebildet sind, werden sie mit einem Sohnellüberzug aus Nickel 57 (Fig. 3) mit einer Dicke von etwa 1270 bis 3556 Mikron

609847/1014

VorzuKsweise	Bereich
22. '.v'v:'"-.·'	I 2Ö-25
40	35-45
10	8-12
9	6-12
^;^ V .■■.-■ ■"'■-■ "	0-3
18	15-21

(50 bis 140 micro inches) und einem Schnellüberzug aus Palladium 58 mit einer Dicke von etwa 250 bis 500 Mikron (10 bis 20 micro inches) überzogen. In der Fig. 3 sind die verschiedenen Schichten dargestellt und werden so beschrieben, als ob der Zyklus der metallurgischen Verbindung und der Glasabdichtung durchlaufen ist. Wenn es erforderlich ist, ein anderes Metall als Molybdän zu verwenden, beispielsweise die Aluminium-Zinn-Legierung, so ist der Überzug aus Nickel 57 zweckmäßig. Ein Schnellüberzug aus Palladium oder einem anderen Edelmetall wird über dem Nickel angebracht, um die Oxidation des Nickels auf ein Minimum zu beschränken. Wenn die metallischen Klemmenanschlüsse 11 und 12 aus einem anderen Metall hergestellt werden, beispielsweise aus Dumet-Legierung, so sind die Schnellüberzüge aus Nickel und Palladium nicht erforderlich.

In der Pig. 6 ist ein Blockdiagramm dargestellt, welches die Ausbildung des endgültigen Diodenelementes veranschaulicht. Allgemein ist ein zweistufiges Verfahren dargestellt, wobei der erste Schritt darin besteht, die Scheibe, die Kontaktanschlüsse und die Glashülse gemäß Fig. 1 zu vereinigen. Der zweite Schritt besteht darin, ein Zeit-Temperatur-Profil gemäß Fig. 7 anzuwenden, wobei die Anordnung auf etwa 725°0 bis 825 G aufgeheizt und anschließend abgekühlt wird, um die metallurgische Verbindung der Scheibe mit den Anschlüssen sowie eine Abdichtung der Glashülse gegenüber den Anschlüssen bzw. Kontakten zu erreichen.

Gemäß Fig. 7 weist der Zeit-Temperatur-Zyklus gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einen Temperaturanstiegsteil 59 auf, der an einem Plateaubereich 61 abschließt, weiterhin einen steil ansteigenden Bereich 62, der an einem weiteren Plateau 63 endet, dann einen steil abfallenden Bereich 64 und schließlich einen Abkühlbereich 65-

S09847/10U

Die Heizung der zusammengefügten Einheiten kann in einem an sich bekannten Ofen mit einer Fördereinrichtung erfolgen, in welchem ein Temperaturprofil gemäß Fig. 7 ausgebildet wird. Der Bereich 59 der Aufheizung von der Umgebungstemperatur auf etwa 500-55O⁰O, was unter der eutektischen Temperatur von Aluminium-Silicium mit 577°0 in etwa 5-7 Minuten erreicht wird, ist im Hinblick auf die Zeit nicht kritisch. Die zeitliche Periode kann größer oder kleiner als 5-7 Minuten sein, wie es unter Umständen zweckmäßig ist. Die Temperatur sollte jedoch unterhalb der öutektischen Temperatur bleiben, um die Diffusion von Silicium insbesondere bei Legierungsgrenzschicht-Elementen aus der Grenzschicht zu vermeiden. Die Verweilzeitperiode 61 oder das Plateau, welches gemäß der Darstellung etwa ein bis zwei Minuten einnimmt, ist ebenfalls nicht kritisch und kann auch länger oder kürzer sein. Das Plateau oder die Periode 61 zum Einsickern bzw. Tränken erfolgt vorteilhafterweise in einem Ofen mit einer Fördereinrichtung, damit alle Teile einschließlich der Einrichtungen bzw. Elemente und des Schiffchens, in welchem die Elemente angeordnet sind, sich auf der Temperatur befinden, damit die nächste Periode 62 wirksam durchgeführt werden kann. Es ist anzustreben, daß die Veränderung von der Temperatur auf dem Plateau 61 und der Temperatur auf dem Plateau 63 von 725-825°0 verhältnismäßig rasch durchlaufen wird. In der Praxis sollte ein steiler Temperaturanstieg erfolgen, der beispielsweise innerhalb von 20 Sekunden bis einer Minute abläuft, UiQ ein Ausdiffundieren des Siliciums insbesondere für den Fall zu vermeiden, daß Siliciumlegierungs-Flächenelemente für eine geringe Spannung hergestellt werden. Wenn alle Teile auf der Plateautemperatur von 500-55O⁰O beginnen, ist es in einem Ofen mit einer Fördereinrichtung durchführbar, daß die Temperatur sich entlang der Linie 62 ändert. Die Temperatur des Plateaus 63 von 725-825⁰O ist so gewählt, daß sie oberhalb der eutektischen Aluminium-Silicium-Temperatur liegt und oberhalb d?s Schmelzpunktes des gesamten in den Schichten 51 (51A, 51B)

6098U/10U

»&£■'■

und 52 vorhandenen Aluminiums liegt, daß eine metallurgische Verbindung zwischen dem Silicium der Scheibe und dem Mötall der Anschlußklemmen 11 und 12 Zustandekommen kann, welches beispielsweise Molybdän sein kann.

Die Zeitperiode des Plateaus 63 ist zwischen 10 und 60 Sekunden dargestellt und sollte so kurz sein, wie es erforderlich ist, daß ein Ausdiffundieren von Silicium von Niederspannungs-Legierungselementen vermieden ist.

Die Temperatur auf dem Plateau 63 und die dortige Verweilzeit ist derart gewählt, daß das Glas der Glashülse 15 ausreichend erweicht wird, um mit den benachbarten Oberflächen 18 der Metallanschlüsse 11 und 12 in Berührung zu fließen, so daß damit eine dichte Verbindung hergestellt wird. Die Temperatur ist jedoch dazu ausreichend, daß die Glasform 15 ihre Gestalt nicht verliert.

Der abfallende Temperaturbereich 64· fällt steil von etwa 725 bis 825⁰O auf etwa 500 bis 55O⁰O ab, was unter dem eutektischen Punkt von Aluminium-Silicium liegt. Die Zeit für diesen Abfall, welcher durch die Linie 64 dargestellt ist, und zwar derart, daß diese Zeit zwischen 10 und 30 Sekunden liegt, ist verhältnismäßig kritisch, weil die Zeit oberhalb des eutektischen Punktes von Aluminium-Silicium kurz sein sollte, um ein Ausdiffundieren von Aluminium aus der Grenzschicht bei Flachenlegierungselementen zu vermeiden. Die verhältnismäßig rasche Abkühlung in dieser Stufe dient auch dazu, einige Restspannungen einzuschließen, was für Zener-Dioden, die ein verhältnismäßig scharfes Knie aufweisen, von Vorteil ist. Das rasche Abkühlen des Bereichs 64· führt jedoch nicht zu übermäßigen Spannungen der Scheibe, weil der Liquidus-Solidus-Temperaturbereich von Aluminium-Zinn verhältnismäßig breit ist. Das Gemisch aus Aluminium und Zinn bleibt bis etwa 230⁰O noch weich.

509847/1014

Die Gesamtzeit der steilen Erhebung zwischen dem Anstieg 62, dem Plateau 63 und dem Abfall 64 ist verhältnismäßig kritisch, weil diese Gesamtzeit nicht größer sein sollte als diejenige, innerhalb welcher das Ausdiffundieren von Silicium aus der Grenzschicht in der Legierungsfläche einen bedeutenden Umfang annimmt. Der für diesen Zeitbereich dargestellte Bereich hat sich als vorteilhaft erwiesen, um entsprechend zufriedenstellende Einrichtungen bzw·Bauelemente herzustellen.

In anderen Formen von Dichtungseinrichtungen oder öfen, beispielsweise in einer sogenannten DAP-Dichtungseinrichtung, kann der Temperaturanstieg, anstatt den Bereichen 61 und zu folgen, entlang einer Linie verlaufen, welche der gestrichelten Linie 66 entspricht, bei welcher die Temperatur direkt von 500 bis 55O⁰O auf die Glasabdichttemperatur im Bereich 63 übergeht. In dieser Einrichtung werden ähnlich gute metallurgische Verbindungen sowie gute Glasabdichtungen hergestellt.

Der Abkühlbereich 65 von 500 bis 55O°O auf die Umgebungstemperatur ist als ein Bereich von 5 bis 7 Minuten dargestellt und ist nicht kritisch. Dieser Bereich kann auch länger oder kürzer sein, was von der Auslegung und dem; Betrieb des jeweiligen Ofens abhängen kann. !

Die Gesamtzeit des Temperaturzyklus gemäß Tig« 7 liegt im Bereich von 10 bis 20 Minuten. Dies ist e: ne sehr kurze Zeit im Vergleich zu anderen Verfahren zur Hen Einrichtungen bzw. Bauelemente und führt i

teilung solcher

u einer sehr festen

metallurgischen Verbindung und einer sehr guten Glajsabdichtung im Vergleich zu bekannten Einrichtungen. 8omit kann von den auf diese Weise hergestellten Bauelementen eine erhöhte Leistung verlangt werden, ohne daß eine Beschädigung auftritt, und es wird eine wesentlich erhöhte Festigkeit erreicht.

609847/1OU

Die Temperatur auf dem Plateau 63 entspricht ebenfalls der Darstellung, um in einer verhältnismäßig kurzen Zeit eine Glasabdichtung zu erzeugen. In einigen Fällen könnte eine niedrigere Temperatur verwendet werden, dies würde jedoch eine längere Zeit zum Abdichten für das Glas erfordern, und dieser Zeitfaktor wäre nicht unbedingt vorteilhaft im Hinblick auf Legierungsflächen-Bauelemente.

In der Fig. 3 ist eine Anordnung dargestellt, welche der Art des metallischen Aufbaus entsprechen kann, wenn die metallurgische Verbindung abgeschlossen ist. Demgemäß wird angenommen, daß im Bereich 25 vom Typ P eine eutektische Al-Si-Legierungsschicht plus möglicherweise eine Spur einer ternären Al-Sn-Si-Legierung vorhanden sind. Auf die eutektische Al-Sn-Legierung dürfte eine Schicht einer eutektischen Al-Sn-Legierung mit einer eutektischen Pd-Al-Matrix folgen. Das Palladium (Pd), welches von der Schnellüberzugsschicht 53 des Palladiums kommt, welches dazu verwendet wird, das Aluminium gegen Oxidation zu schützen, dürfte überschüssiges Aluminium aufnehmen, welches von der ursprünglichen Aluminiumablagerung her vorhanden sein könnte. An die eutektische Al-Sn-Legierung dürfte sich eine Schicht einer Alpha-Pd-Al-Legierung anschließen und/oder eine Alpha-Pd-Al-Sn-Legierung. Die sehr dünne Schicht von Palladium 53 auf der Diodenscheibe ebenso wie die Palladiumsohicht 58 auf dem metallischen Anschluß 11 sind ausreichend dünn, wobei sie nicht nennenswert in die Ausbildung der metallurgischen Verbindung eindringen.

Ijie metallurgische Verbindung, welche zwischen der Scheibe Und den Klemmenanschlüssen durch Aluminium, Zinn und Palladium-Metalle gebildet wird, wie es oben ausgeführt ist, und von der angenommen wird, daß sie gemäß Fig. 3 vorhanden ist, hat sich als sehr fest erwiesen. Wenn die Anschlüsse 11 und 12 beispielsweise vor und zurückgebo.Tjen werden, und zwar in der Weise, daß die Anschlußleitungen 13 und 14- solange vor- und zurückbewegt werden, bis ein Bruch auftritt, so hat sich

SU9847/10U

gezeigt, daß der Bruch, innerhalb der Silidumscheibe auftritt, anstatt in der metallischen Anordnung bzw. dem metallischen System aus Aluminium, Zinn und Palladium.

Das Aluminium-Zinn-System gemäß der Erfindung mit der Zugabe von Palladium hat wesentliche Vorteile an Festigkeit und zusätzlicher Leistungsfähigkeit im Vergleich zu dem bekannten Metallisierungssystem von Ohrom-Silber-Gold.

Das erfindungsgemäße Metallisierungssystem hat Vorteile in verschiedener Hinsicht. Aluminium ist ein guter elektrischer Leiter und legiert sich leicht mit Silicium. Es ist an sich ■ eines der Dotiermaterialien, um den Bereich vom Typ P der Diode auszubilden, und es schafft einen guten Ohmschen Kontakt mit Silicium, im Hinblick auf gute elektrische Eigenschaften. Zinn ist ein zweckmäßiges Material, um gemeinsam mit Aluminium verwendet zu werden, weil es in der kombinierten Schicht aus Aluminium und Zinn ein weiteres Eindringen von Aluminium in das Silicium verhindert, und zwar insbesondere während der steilen Abkühlungsstufe 64-, so daß die Grenzschicht der Diode nicht beschädigt wird. Somit ist es möglich, Niederspannungs-Legierungsflächen-Bauelemente herzustellen, welche Aluminium und Silicium verwenden. Durch das Aluminium-Zinn-System wird ein Zerbrechen während der raschen Abkühlung auf ein Minimum begrenzt, und zwar wegen des weiten Bereiches der Liquidus-Solidus-Temperatur dieses Systems, und es wird insbesondere die Bruchgefahr überwunden, welche bei einem Aluminium-Silicium-System auftritt, welches einen einzigen eutektischen Punkt bei 575°Ö aufweist.

Wenn das Aluminium, Zinn und Palladium abgelagert werden, wie es oben beschrieben ist, kann die sich daraus ergebende Legierung eine Zusammensetzung von 80 Gew.-Jf Zinn, 13 Gew.-Ji Aluminium und 7 Gew.-^ Palladium aufweisen, wobei Schwankungen bis zu etwa 90 Gew.-# Zinn, 8 1/2 Gew.--Jf Aluminium und 1 1/2 Gew.-# Palladium möglich sind.

509847/1014

Das Palladium kann durch Platin und Rhodium ersetzt werden, falls dies zweckmäßig erscheint, und bei der Verwendung von Palladium auf Molybdänanschlüssen wirkt es als Flußmittel, um Oxid von dem Molybdän zu entfernen·

Während die Erfindung insbesondere in Verbindung mit Silicium als Halbleitermaterial beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, daß dies nur als Beispiel dient und daß das Metallsystem auch mit Germanium oder anderen Halbleitermaterialien ebenso gut arbeiten kann.

Wie oben bereits ausgeführt wurde, schützt die dünne Schicht oder die Schnellüberzugsschicht aus Palladium über die gemeinsame Ablagerung von Aluminium und Zinn das Aluminium gegen Oxidation, während die Einrichtungen bzw. Bauelemente gelagert werden.

Während gemäß der obigen Beschreibung Zinn durch Verdampfung abgelagert wird, ist darauf hinzuweisen, daß dies ebenfalls nur beispielhaft erwähnt wurde und daß Zinn entweder chemisch oder elektrolytisch in geeigneter Weise in bestimmten Fällen verwendet werden bzw. abgelagert werden kann. Demgemäß kann nach der Ablagerung von Aluminium Palladium abgelagert werden, und es kann dann Zinn chemisch oder elektrochemisch aufgebracht werden. In diesem Falle würde keine gemeinsame Ablagerung von Aluminium und Zinn erfolgen, die endgültige Zusammensetzung in der fertigen Diode wäre jedoch hinsichtlich der metallischen Struktur im wesentlichen dieselbe.

- Patentansprüche -

S09847/10U

Claims

- 21 -Paten tansprü ehe

Metallisierungssystem zur Kontaktierung und Bindung an eine Halbleiterfläche, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Schicht aus Aluminium vorgesehen ist, welche auf der Oberfläche des Halbleiters abgelagert ist, und daß eine zweite Schicht vorhanden ist, welche ein Gemisch aus Aluminium und Zinn aufweist, welches auf der ersten Schicht aus Aluminium abgelagert ist·
2. Metallisierungssystem nach Anspruch 1« dadurch gekennzeichnet , daß eine Schnellübereugsschicht aus einem Metall vorgesehen ist, welches eis Metall aus der Gruppe Palladium, Rhodium und Platin aufweist« welches auf die Schicht aus Aluminium und Zinn aufgebracht ist·
3. Metallisierungssy3tem nach Anspruch 2« dadurch gekennzeichnet, daß das Metall aus der Gruppe Pdladium aufweist.
4. Metallisierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht Aluminium mit einer Dicke von etwa 2000 I bis 3000 I und di· zweite Schicht ein Gemisch aus Zinn und Aluminium mit einer Dicke von 15000 £ bis 23000 £ aufweist, und daß in dem Gemisch das Aluminium mindestens eine Dicke von 2000 £ hat·
5. Metallisierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluainiu» der ersten und der zweiten Schicht eine äquivalente Dicke von etwa 5000 £ und das Zinn der zweiten Schicht eine äquivalente Dicke von etwa 20000 £ von Zinn aufweist.

S09847/10U
6. Metalliaierungssystem nach Anspruch 4·, dadurch g e k e η η ■ zeichnet, daß eine Palladiumschicht von etwa 800 Ä bis 1000 X Dicke über-der zweiten Schicht angeordnet ist.
7· Metallisierungasystem nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet , daß eine Rhodiumschicht von etwa 800 X bis 1000 α Dicke über der zweiten Schicht angeordnet ist.
8. Metallisierungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platinschicht von etwa 800 A bis 1000 S Dicke über der zweiten Schicht angeordnet ist.

9· Metallisierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht Aluminium mit einer Dicke von etwa 2500 X. aufweist, daß das Gemisch der zweiten Schicht eine äquivalente Dicke von etwa 2500 α aus Aluminium und eine äquivalente Dicke von etwa 20000 A* aus Zinn aufweist und daß das Metallisierungssystem eine Schicht von etwa 800 X bis 1000 % Dicke aus Palladium aufweist, welches auf der zweiten Schicht abgelagert ist.

10. Metallisierungaayatem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter Silicium aufweist.

11. Metallisierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Halbleiter Germanium aufweist.

12. Verfahren zur Herstellung eines Metallisierungssystems auf einer Halbleiteroberfläche zur nachfolgenden Bindung an eine Elektrode, dadurch gekennzeichnet , daß eine Halbleiterscheibe mit einer Oberfläche ausgebildet wird, daß eine erste Aluminiumachicht auf die Oberfläche aufgebracht wird und daß eine zweite Schicht, welche ein Gemisch aus Aluminium und Zinn aufweiat, auf die erste Schicht aus Aluminium aufgebracht wird.

509847/1014

250020&

13· Verfahren nach Anspruch 12« dadurch gekennzeichnet, daß eine Schnellüberzugsschicht aus einem Metall'auf die streite Schicht aufgebracht wird, welches ein Metall aus der Gruppe Palladium, Rhodium und Platin ist·

. Verfahren nach Anspruch 12» dadurch gekennzeichnet , daß der Halbleiter Silicium aufweist, daß die erste Schicht Aluminiufflaufweist, welches eine Dicke von etwa 2500 £ Stat» daß die zweite Schicht ein Gemisch aus Aluminium und Zinn aufweist, wobei das Aluminium eine äquivalente Dicke von etwa 2500 8 und das Zinn eine äquivalente Dicke von etwa 20000 X hat, und daß das Mfitallisierungssystem eine dritte Schiht aus Palladium mit einer Dicke von etwa 800 Ä bis 1000 X hat.

15· Verfahren zur Herstellung eines Metallisierungssystems auf einer Halbleiteroberfläche zur nachfolgenden Bindung an eine Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterfläche auf etwa 200°C aufgeheizt wird, daß auf der Oberfläche eine Aluminium-Silicium-Legierung und eine darüber angeordnete Schicht aus Aluminium gebildet werden, daß die Vorheizung abgeschaltet wird und daß ein Gemisch aus Aluminium und Zinn auf die Schicht aus Aluminium aufgebracht wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Metallschicht über dem Gemisch aus der Gruppe von Metallen aufgebracht wird, welche Palladium, Rhodium und Platin enthält.

17.Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall aus der Gruppe von Metallen Palladium enthält.

509847/1014

18. Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet , daß die Ausbildung einer Aluminium-Silicium-Legierung und einer Schicht aus Aluminium mittels Verdampfung von Aluminium erfolgt, daß die Ausbildung eines Gemisches aus Aluminium und Zinn ein Verdampfen von entweder einem Gemisch aus Aluminium und Zinn oder von getrennten Komponenten aus Aluminium und Zinn umfaßt und daß das Metallisierungssystem das Verdampfen einer Schicht aus Palladium auf das Gemisch aus Aluminium und Zinn umfaßt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß zu dem Verdampfen des Aluminiums eine Ablagerung durch Verdampfung von etwa 2500 α Aluminiumdicke gehört, daß die Ausbildung des Gemischs aus Aluminium und Zinn mittels Verdampfung einer Legierung erfolgt, welche etwa 90 Teile Zinn und 10 Teile Aluminium enthält, und zwar auf eine äquivalente Dicke von 2500Ä Aluminium und eine äquivalente Dicke von 20000 S Zinn

und daß durch die Verdampfung von Palladium eine Schicht mit einer Dicke von etwa 800 X bis 1000 2. aus Palladium gebildet wird.

20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich net, daß zu der Verdampfung von Aluminium eine Ablagerung durch Verdampfung einer Schicht mit einer Dicke von etwa 25OO 8 aus Aluminium gehört, daß die Ausbildung des Gemisches aus Aluminium und Zinn durch Verdampfung von etwa gleichen Volumenanteilen erfolgt, wobei jedoch getrennte Komponenten aus Aluminium und Zinn verwendet werden, um in dem Gemisch eine äquivalente Dicke von etwa 25OO 8. Aluminium und eine äquivalente Dicke von etwa 20000 X Zinn zu schaffen, und daß bei der Verdampfung von Palladium eine Schicht von etwa 800 8 bis 1000 2 Dicke aus Palladium gebildet wird.

509847/1014

2f. Halbleiterelement, bei welchem eine metallurgische Bindung zwischen der Halbleiterscheibe und den daran angebrachten Klemmen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite der Scheibe ein Metallisierungssystem vorgesehen ist, welches eine Aluminiumschicht und eine Schicht aus Aluminium und Zinn aufweist, daß die Klemmen ein Metall aus der Gruppe Molybdän, Kupfer, Nickel, Silber, Platin, Palladium, Rhodium, Wolfram und Dumet auf jeder Seite der Scheibe aufweisen, welches metallurgisoh daran gebunden ist, und ein vorgeformtes Glas, welches dicht mit jeder Metallklemme verbunden ist.

22· Diode nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallisierungssystem eine Schicht aus einem Metall aus der Gruppe Palladium, Rhodium und Platin auf der Schicht des Gemische aus Aluminium und Zinn aufweist·

23· Diode nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht auf dem Gemisch aus Aluminium und Zinn Palladium aufweist·

24. Diode nach Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmen das Metall Molybdän aufweisen.

25· Diode nach Anspruch 23« dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmen das Metall Dumet aufweisen.

26. Diode nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Molybdän-Klemmen mit einer Schicht aus Nickel beschichtet sind und daß das Nickel mit einer Schicht aus Palladium überzogen ist.

509847/1014

250Q2Q6

27· Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelementes mit einer Halbleiteracheibe, mit wenigstens einer metallurgisch daran angebrachten Klemme und einer Glashülse, welche dicht an der Klemme angebracht ist, dadurch gekennzeichnet , da3 eine Halbleiterscheibe mit einem darauf befindlichen Metallisierungssystem hergestellt wird, welche eine Schicht aus Aluminium und eine Schicht aus einem Gemisch von Aluminium und Zinn auf der Aluminiumschicht aufweist, daß wenigstens eine Klemme vorgesehen wird, welche aus einem Metall besteht, das aus der Gruppe Molybdän, Kupfer, Nickel, Silber, Platin, Palladium, Rhodium, Wolfram, Dumet und Kovar ausgewählt ist, daß die Klemme benachbart zu der Halbleiterscheibe angeordnet wird, daß eine Glashülse derart angebracht wird, daß sie die Klemme umgibt, daß die Anordnung aus der Scheibe, der Klemme und der Glashülee einem Zeit-Temperatur-Zyklus ausgesetzt wird, bei welchem ein Temperaturanstieg auf etwa 725 bis 825°C in etwa 6-10 Minuten erfolgt, wonach ein Absinken der Temperatur etwas unter den eutektischen Punkt von Aluminium-Silicium während etwa 10-^0 Sekunden erfolgt und wobei weiterhin eine Temperaturabnahme auf Zimmertemperatur in etwa 5~7 Minuten erfolgt.

28. Verfahren nach Anspruch 27» dadurch gekennzeichnet , daß die Temperaturabnahme auf etwas unter den eutektischen Punkt von Aluminium-Silicium bis auf eine Temperatur von etwa 500 bis 550 C geführt wird.

29· Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturzunahme auf etwa 725 bis 825°0 eine Zunahme von Umgebungstemperatur auf eine Temperatur etwas unterhalb des eutektischen Punktes von Aluminium-Silicium in etwa 5-7 Minuten aufweist,

5098Α7/101Λ

daß diese Temperatur etwa 1 bis 2 Minuten gehalten wird, daß weiterhin eine Temperaturzunahme auf etwa 725 bis 825°G in etwa 20-60 Sekunden erfolgt und daß diese Temperatur über etwa 10-60 Sekunden gehalten wird.

30. Verfahren nach Anspruch 27» dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturabnahme auf eine Temoeratur etwas unterhalb des eutektischen Punktes von Aluminium-Silicium in einer Periode von etwa IO-3O Sekunden erfolgt.

31. Verfahren nach Anspruch 27» dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung wenigstens einer Klemme das Metall Molybdän verwendet wird.

32. Metallisierungssystem zur Kontaktierung und Bindung an eine Halbleiteroberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Schicht aus Aluminium auf die Oberfläche des Halbleiters abgelagert ist und daß eine zweite Schicht aus Zinn auf die Aluminiumschicht abgelagert ist.

33. Metallisierungssystem nach Anspruch 32» dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenschicht aus Palladium vorgesehen ist.

54-. Verfahren zur Herstellung eines Metallisierungssystems auf einer Halbleiteroberfläche zur nachfolgenden Bindung an eine Elektrode, dadurch gekennzeichnet , daß eine Halbleiterscheibe mit einer Oberfläche hergestellt wird, auf welcher im Vakuum eine Aluminiumschicht niedergeschlagen wird, daß weiterhin auf der Aluminiumschicht im Vakuum eine Palladiumschicht niedergeschlagen wird und daß eine Zinnschicht auf die Palladiumschicht aufgebracht wird.

509847/10U

35· Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinnschicht chemisch aufgebracht wird.

36. Verfahren nach Anspruch 34» dadurch gekennzeichnet, daß die Zinnschicht elektrochemisch aufgebracht wird.

509847/1014

Leerseite