Glasumhüllte Halbleiterdiode und Verfahren zur Herstellung Die Erfindung
betrifft eine glasumhüllte Halbleiterdiode und deren Herstellungsverfahren, sie
betrifft insbesondere eine Halbleiterdiode in einem sogenannten Double-Plug-GehäuseJ
auch Hartglas-Druckkontaktgehäuse genannt.Glass-Encased Semiconductor Diode and Method of Manufacture The Invention
relates to a glass-encased semiconductor diode and its manufacturing process, it
relates in particular to a semiconductor diode in a so-called double-plug housingJ
also called hard glass pressure contact housing.
P Ein Gehäuse dieser Art besteht aus drei Teilen, nämlich einem Glasröhrchen
und den beiden Anschlußdrähten mit der klbenförmigen Verdickung, dem Plug . Beim
Einschmelzen des Halbleiterplättchens verschmilzt auch das Röhrchen mit den Verdickungen
und beim Erkalten schrumpft das Glasröhrchen und erzeugt den erforderlichen Kontaktdruck
auf das Halbleiterplättchen. Bei der Herstellung derartiger Dioden, auch Double-Plug-Dioden
genannt, wird nach dem Stand der Technik auf der Vorderseite des Halbleiterplättchens
eine Titan-Silber-Metallisierung aufgedampft und anschließend ein sogenannter Silberstiel
elektrolytisch aufwachsen gelassen. Das Silber der Doppelschicht hat unter anderem
die Aufgabe, den beim Einschelzen auftretenden hohen Druck zu verringern, der durch
die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Glases und des Siliciums des
Halbleiterplättchens entsteht. P This type of housing consists of three parts, namely a glass tube
and the two connecting wires with the plug-shaped thickening, the plug. At the
Melting down the semiconductor wafer also fuses the tube with the thickened areas
and when it cools down, the glass tube shrinks and creates the necessary contact pressure
on the semiconductor die. In the manufacture of such diodes, including double-plug diodes
is called, according to the prior art, on the front side of the semiconductor wafer
a titanium-silver metallization is vapor-deposited and then a so-called silver handle
left to grow electrolytically. The silver of the double layer has among other things
the task of reducing the high pressure that occurs when melting is caused by
the different coefficients of expansion of glass and silicon
Semiconductor wafer arises.
Beim Einschmelzen treten Temperaturen bis zu 7000C auf, deshalb ist
es erforderlich, die Dioden mit Passivierungsmitteln zu behandeln. Diese stellen
zumeist Verbindungen von Phosphor und Bor dar und sind hygroskopisch, d.h sie nehmen
Wasserdampf auf Auf diese Weise entsteht ein Elektrolyt, der eine Korrosion der
Silberstiele bewirkt. Es kommt zur Niederschlagung von Silberionen an bestimmten
Stellen der
Oberfläche der Dioden und nach einer gewissen Zeit bilden
sich leitende Silberbrücken, die zu einem Totalausfall der Dioden führen.When melting down, temperatures of up to 7000C occur, that's why
it is necessary to treat the diodes with passivating agents. These places
mostly compounds of phosphorus and boron and are hygroscopic, i.e. they take
Water vapor in this way creates an electrolyte that can corrode the
Silver stems causes. It comes to the precipitation of silver ions on certain
Make the
Surface of the diodes and form after a certain time
conductive silver bridges, which lead to a total failure of the diodes.
Aus der DE-OS 26 43 147 ist eine glasumhüllte Diode bekannt, deren
Vorderseite in einem bestimmten Bereich mit einer Titan-Paladium-Silber-Metallisierung
versehen ist, auf der ein Silberanschluß ausgebildet ist. Die Rückseite der Diode
ist mit einer Nickel- wie auch Silberschicht bedampft. Sowohl auf der Rückseite
wie auf der Vorderseite ist eine Gold/Germanium-Legierung aufgedampft, wobei mittels
photolithographischer Methoden auf der Vorderseite ein entsprechendes Muster aufgebracht
ist, so daß nur der Silberanschluß bedeckt ist.From DE-OS 26 43 147 a glass-encased diode is known whose
Front in a certain area with a titanium-palladium-silver-metallization
is provided on which a silver terminal is formed. The back of the diode
is vapor-coated with a nickel as well as a silver layer. Both on the back
as on the front, a gold / germanium alloy is vapor-deposited, with means
A corresponding pattern is applied to the front using photolithographic methods
so that only the silver terminal is covered.
Durch die metallurgische Wechselwirkung der Gold/Germanium-Legierung
mit der Nickel-Eisen-Oberfläche der Verdickungen der Anschlußdrähte bzw. der darauf
angeordneten Kupferoberfläche erhöht sich die Zuverlässigkeit der einzelnen Diode.
Eine mögliche Silberionenwanderung wird jedoch dadurch nicht ganz verhindert, da
die aufgedampfte Gold/Germanium-Legierungsschicht aufgrund des Kanteneffektes den
Silberkontakt nicht vollständig umhüllt.Due to the metallurgical interaction of the gold / germanium alloy
with the nickel-iron surface of the thickened areas of the connecting wires or those on them
arranged copper surface increases the reliability of the individual diode.
However, a possible migration of silver ions is not completely prevented as a result
the vapor-deposited gold / germanium alloy layer due to the edge effect
Silver contact not completely encased.
In der DE-AS 16 14 668 wird eine Halbleitergleichrichter-Anordnung
mit großflächigen, gut lötbaren Kontakten beschrieben, die aus einer Aluminiumschicht
als erstem Kontaktmetall und einer Silberschicht als zweitem Kontaktmetall bestehen.
Dabei ist eine Zwischenschicht als Diffusionsperre angeordnet, die ein Hineinwandern
des Aluminiums in das Silber verhindern soll. Als Diffusionssperre werden dabei
Metalle wie Nickel, Kobald, Chrom, Titan oder Mangan verwendet.In DE-AS 16 14 668 a semiconductor rectifier arrangement
described with large, easily solderable contacts made of an aluminum layer
exist as the first contact metal and a silver layer as the second contact metal.
In this case, an intermediate layer is arranged as a diffusion barrier that prevents migration
to prevent the aluminum into the silver. As a diffusion barrier are thereby
Metals such as nickel, cobalt, chromium, titanium or manganese are used.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen mit den
kolbenförmigen Verdickungen der Anschlußdrähte. gut lötbaren Kontakt anzugeben,
der die Zugfestigkeit der fertigen Dioden erhöht und gleichzeitig die mögliche lonenwanderung
wie zusätzlich teure Kontaktmetalle vermeidet. Die Lösung dieser Aufgabe ist im
kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Verfahren zur
Herstellung der erfindungsgemäßen Halbleiterdiode sind in den Patentansprüchen 2
und 3 angegeben.The invention is based on the object with one with the
piston-shaped thickenings of the connecting wires. indicate a well-solderable contact,
which increases the tensile strength of the finished diodes and at the same time the possible ion migration
how additionally avoids expensive contact metals. The solution to this problem is in the
characterizing part of claim 1 specified. Advantageous method for
Production of the semiconductor diode according to the invention are described in claims 2
and 3 indicated.
r Die glasumhüllte Halbleiterdiode nach der Erfindung zeichnet sich
demnach dadurch aus, daß Anoden- und Kathodenbereich jeweils einen aus mindestens
zwei Schichten bestehenden ohmschen Kontakt aufweist, wobei die Doppelschichten
aus Titan und Kupfer gebildet werden. Anstelle des üblichen Silberstiel ist hier
ein Kupferstiel aufgedampft, wobei außerdem zur besseren Lötbarkeit sowohl die Vorder-
wie die Rückseite der Diode mit reinem Zinn oder einer Zinnlegarung beschichtet
sind. r The glass-encased semiconductor diode according to the invention stands out
accordingly characterized in that the anode and cathode areas each have at least one
has two layers of ohmic contact, the double layers
formed from titanium and copper. Instead of the usual silver handle here is
a copper stem is vapor-deposited, with both the front and
like the back of the diode coated with pure tin or a tin coating
are.
Die Herstellung einer derartigen Halbleiterdiode kann z.B.The manufacture of such a semiconductor diode can e.g.
auf die nachstehend angegebene Weise erfolgen: Bei einer nach den
üblichen Verfahren hergestellten Halbleiterdiode wird auf die Vorderseite zur Herstellung
des ohmschen Kontaktes des Anodenbereiches eine Titanschicht und auf dieser dann
eine Kupferschicht aufgedampft. Unter Zuhilfenahme von Photolithographieprozessen
läßt man an einen definierten Bereich der Kupferschicht Kupferstiel. aufwachsen.
Nach der . üblichen auf der Rückseite des Substrats der Halbleiterdiode vorgenommenen
Verringerung der Gesamtdicke wird auch die Rückseite durch Bedampfen mit einer Doppelschicht
aus Titan und Kupfer versehen. Anschließend wird sowohl die Vorder- wie die Rückseite
mit
reinem Zinn oder einer zinnhaltigen Legierung beschichtet, mittels
dies geschieht durch Aufdampfen oder stromloser oder elektrischer Abscheidung. Um
bei der Verkapselung das Anlöten der Kontakte an den kolbenförmigen Verdickungen
der Anschlußdrähte zu verbessern, wird auf bekannte Weise ein Flußmittel wie P203
oder P2 0 3+P 205 auf die Diode aufgebracht, das gleichzeitig auch noch als Passivierungsmittel
wirksam ist. Als letzter#Schritt des Herstellungsverfahrens erfolgt das übliche
Einschmelzen der Halbleiterdiode zusammen mit den Anschlußdrähten in einem Glasröhrchen.in the following manner: In the case of one after the
conventional method manufactured semiconductor diode is on the front side for manufacture
of the ohmic contact of the anode area and then a titanium layer on top of it
a copper layer evaporated. With the help of photolithography processes
one leaves a copper handle on a defined area of the copper layer. grow up.
After . customary made on the back of the substrate of the semiconductor diode
The reverse side is also reduced in total thickness by vapor deposition with a double layer
made of titanium and copper. Then both the front and the back are made
with
pure tin or a tin-containing alloy coated by means of
this is done by vapor deposition or electroless or electrical deposition. Around
in the case of encapsulation, soldering the contacts to the bulb-shaped thickenings
To improve the lead wires, a flux such as P203 is known in the art
or P2 0 3 + P 205 applied to the diode, which also acts as a passivating agent
is effective. The last step in the manufacturing process is the usual #
Melting the semiconductor diode together with the connecting wires in a glass tube.