DE1190581B - Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, Anordnung zum Durchfuehren dieses Verfahrens und nach diesem Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung - Google Patents

Description

• Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, Anordnung zum Durchführen dieses Verfahrens und nach diesem Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, deren Halbleiterkörper mindestens eine Sperrschicht aufweist und bei dem eine Kontaktelektrode mittels eines Edelmetalldruckkontaktes kontaktiert ist.
• Es ist bereits bei verschiedensten Halbleiterbauelementen bekanntgeworden, die Halbleiterkristalle mittels eines Druckkontaktes zu kontaktieren. Diese Art der Kontaktierung ermöglicht es, den Halbleiterkristall in ein Glasgehäuse sehr einfach ohne einen besonderen Glasfuß, der sämtliche Kontaktzuleitungen enthält, einzuschmelzen. Diese Druckkontakte bestanden bisher bereits schon aus federnden Edelmetallstreifen, beispielsweise aus einem Platin-Iridium-Bändchen. Es hat sich nun herausgestellt, daß bei beispielsweise mit Aluminium legierten oder diffundierten Dioden während der notwendigen Wärmebehandlungen, z. B. zur Einschmelzung des Halbleiterkristalls in das Glasgehäuse, die Aluminiumoberfläche oxydiert und sich damit ein zu hoher und zu große Streuungen aufweisender übergangswiderstand zwischen der Oberfläche des Aluminiumkontaktes und dem Edelmetalldruckkontakt ausbildet.
• Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bereits schon bei sogenannten Mesadioden bekanntgeworden, eine dünne Goldschicht auf die Oberfläche der zu kontaktierenden Zone aufzudampfen oder elektrolytisch aufzubringen. Bei dieser Art Dioden wird bekanntlich die Sperrschichtzone nach der Goldbedampfung durch Mesaätzung freigelegt, wodurch das Kurzschließen der Sperrschicht durch die aufgedampfte Goldschicht bei diesen bekannten Mesadioden vermieden wird.
• Bei fast allen anderen Halbleiteranordnungen, beispielsweise bei Halbleiteranordnungen mit oxydgeschützten Sperrschichtzonen, wäre es notwendig, zur Herstellung einer Druckkontaktierung mit einer aufgedampften Goldzwischenschicht die Goldbedampfung mittels einer sehr genau zentrierten Bedampfungsmaske vorzunehmen. Dieses Verfahren ist aber sehr aufwendig und schließt ein hohes Ausfallrisiko mit ein. Bekanntlich werden Bedampfungen von Halbleiteranordnungen gleichzeitig an einer Vielzahl von Elementen, beispielsweise achthundert vorgenommen. Es besteht also die Gefahr, daß bei einer Fehlzentrierung :der Bedampfungsmaske alle auf einer Scheibe befindlichen Halbleiterelemente durch Kurzschließen der Sperrzonen durch die aufgedampfte Goldschicht unbrauchbar werden.
• Zur Vermeidung dieser Nachteile wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, auf die Oberfläche der Kontaktelektrode eine Goldkugel mittels Thermokompression aufzubringen und anschließend den Edelmetallkontakt auf diese Goldkugel aufzudrücken.
• Diese Art der Kontaktierung ist dann sehr wesentlich, wenn die durch Druckkontakt zu kontaktierende Fläche gleich hoch oder tiefer als die umgebende Oberfläche des Halbleiterkörpers liegt. Besonders vorteilhaft hat sich das vorliegende Verfahren bewährt, wenn der Halbleiterkörper aus Silizium besteht, in welchen mittels Legierung oder Diffusion, beispielsweise von Aluminium, eine Sperrschicht oder mehrere Sperrschichten eingebracht worden sind.
• Die Erfindung soll nun an Hand eines Ausführungsbeispiels, das in der F i g. 1 .dargestellt ist, näher erläutert werden.
• Ein Halbleiterkristall 1, vorzugsweise aus Silizium, in welchen entsprechend bekannter Techniken eine mittels einer Oxydschicht 2 geschützte Sperrschichtzone durch Legieren und Diffundieren mit Aluminium 3 eingebracht worden ist, ist einseitig auf einem Trägerteil 4, das gleichzeitig eine der beiden Elektrodenzuleitungen darstellt, befestigt. Das Trägerteil 4 ist in eine zum Gehäuse der Halbleiteranordnung gehörenden Glashülse 5 eingeschmolzen. Von der offenen Seite der Glashülse 5 her ist die zweite Elektrodenzuleitung eingeschoben. Sie besteht aus einem Draht 6, der teilweise von einer Glaskugel 7 umgeben ist. Glaskugel 7 und Glashülse 6 werden später zum Abdichten des Halbleitergehäuses verschmolzen. An der Spitze des Drahtes 6 ist ein federndes Edehnetalldrähtchen 8 befestigt, das gemäß der Erfindung auf eine Goldkugel 9 drückt, die mittels Thermokompression auf das als Dotierungsmaterial dienende Aluminium 3 aufgebracht ist.
• Das Edelmetalldrähtchen 8 wird vorzugsweise aus Platin oder einer Platinlegierung, wie beispielsweise Platin-Iridium, hergestellt. Es kann aber auch aus einem anderen federnden Material mit einem beliebigen Edelmetallüberzug bestehen.
• Im folgenden soll nun eine zweckmäßige Weiterbildung des vorliegenden Herstellungsverfahrens für eine Halbleiteranordnung an Hand der F i g. 2 beschrieben werden.
• Der Halbleiterkörper 1, der entsprechend F i g. 1 mit einer Oxydschicht 2 und einer Aluminiumschicht 3 versehen ist, wird auf eine heizbare Unterlage 11, beispielsweise eine Heizplatte, gebracht und vorzugsweise auf 350° C erwärmt. Eine kleine Goldkugel wird dann durch eine Ansaugdüse 10 angesaugt und gehaltert und nach Zentrierung der gegesamten Vorrichtung mit der gleichen Düse 10, die dann als Druckstempel .dient, auf die zu kontaktierende Halbleiterschicht aufgepreßt. Durch diese Thermokompression erhält die ursprünglich runde Goldkugel 9 die in F i g. 1 dargestellte Halbkugelform und bildet dann einen festen leitenden und sperrschichtfreien Kontakt mit der Aluminiumschicht 3.
• Die Goldkugel 9 kann beispielsweise auf folgende Weise hergestellt werden: Aus einer dünnen Goldfolie werden kleine Scheibchen ausgestanzt und bei einer hohen Temperatur von etwa 1100° C unter Schutzgas erwärmt und geschmolzen. Dabei ziehen sich die kleinen Scheibchen auf Grund ihrer Oberflächenspannung zu Goldkugeln mit einem Durchmesser von ungefähr 100,u zusammen. Es ist wichtig, eine Ansaugdüse 10 zu verwenden, die aus einem Material besteht, das mit dem Gold chemisch nicht reagiert und das bei den entsprechenden Temperaturen (etwa 350° C) noch eine ausreichende Härte besitzt, um als Druckstempel verwendet werden zu können. Solche Materialien sind beispielsweise Glas, VEA-Stahl oder ein oberflächenoxydiertes Metall.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, deren Halbleiterkörper mindestens eine Sperrschicht aufweist und bei dem eine Kontaktelektrode mittels eines Edelmetalldruckkontaktes kontaktiert ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß auf die Oberfläche der Kontaktelektrode eine Goldkugel mittels Thermokompression aufgebracht und anschließend der Edelmetallkontakt auf diese Goldkugel aufgedrückt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper mittels einer heizbaren Unterlage (11) erwärmt wird, daß dann die Goldkugel (9) mittels einer Ansaugdüse (10) angesaugt und gehaltert wird und daß anschließend die Goldkugel mit der gleichen Düse auf die Kontaktelektrode (3) gepreßt wird.
3. 3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Ansaugdüse (10) aufweist, die aus einem Material besteht, das mit dem Gold der Kugel (9) chemisch nicht reagiert und bei den entsprechenden Temperaturen ausreichende Härte aufweist.
4. 4. Nach einem der Verfahren der Ansprüche 1 und 2 hergestellte Halbleiteranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper aus Silizium und die Kontaktelektrode (3) aus Aluminium besteht.
5. 5. Nach einem der Verfahren der Ansprüche 1 und 2 hergestellte Halbleiteranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Edelmetalldruckkontakt aus Platin oder einer Platinlegierung besteht.
6. 6. Nach einem der Verfahren der Ansprüche 1 und 2 hergestellte Halbleiteranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Edelmetalldruckkontakt aus einem federnden Material mit einem Edelmetallüberzug besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: »Electrical Engineering« (1956), Maiheft, S. 67 (A).