CS239986B1 - Způsob výroby výkonové polovodičové součástky - Google Patents

Abstract

Řešení se týká způsobu výroby výko ­ nové polovodičové součástky w s alespoň jed ­ ním přechodem PN a s alespoň jedním ploš ­ ně členěným kontaktem pro vedení proudu. V desce polovodičového materiálu je vytvořena vnitřní struktura polovodičové součástky. Jedna plocha desky je opatřena celoplošným kontaktem, tvořeným alespoň dvěma v vrstvámi různých kovů. První vrstva tlouštky maximálně 5/um je vytvořena ko ­ vem ze skupiny nikl/titan, hliník, zla ­ to, molybden, wolfram, £hrom v nebo jejich silicidy. Druhá vrstva tlouštky maximálně 8/Um je vytvořena jedním z kovů ze skupi ­ ny stříbro, nikl, zlato. Takto vytvořený kontakt se rozčlení s použitím například fotolitografické techniky, případně se velkoplošná deska rozčlení na menší des ­ tičky. Deska nebo destičky polovodičové ­ ho materiálu se neokonatáktovanou stranou přitaví ve vakuu nebo ochranné atmosféře při teplotě vyšší než 400 °C pomocí mezi- vrstvy na bázi hliníku k molybdenovému nebo wolframovému kotouči.

Description

Vynález se týká způsobu výroby výkonové polovodičové součástky s alespoň jedním přechodem PN a s alespoň jedním plošně členěným kontaktem pro vedení proudu.

Výkonové polovodičové součástky jsou obvykle složeny z polovodičového systému tvořeného křemíkovou destičkou s PN přechody, spojenou z jedné strany s dilatační elektrodou, například z wolframu nebo molybdenu, a z druhé strany pokovenou vrstvou kovového materiálu, například zlata, hliníku, niklu, stříbra apod. Systém je kluzně uložen mezi měděné velkoplošné vývody pouzdra součástky nebo je stlačen přítlačnou konstrukcí bezpotenciálového modulu.

Proces výroby polovodičového systému je nejprve tvořen vysokoteplotními operacemi, například difusemi, epitaxí, oxidacemi, přičemž ve velkoplošné křemíkové desce je vytvářena vnitřní struktura s PN přechody. Křemíkové struktury pro polovodičové systémy menších průměrů jsou dále vyčleněny z velkoplošné desky například ultrazvukovým vykružováním, rozvrtáváním, laserovým řezáním apod. Následuje připájení křemíkových destiček k dilatačním molybdenovým nebo wolframovým elektrodám pomocí pájky na bázi hliníku ve vakuu nebo ochranné atmosféře při teplotě vyšší než 400°C. Opačná strana křemíkových desek je dále celoplošně pokovena vrstvou kovového materiálu, například zlata,

239 986 hliníku, stříbra, niklu vakuovým napařením, naprášením, chemicky nebo elektrochemicky.

Plošné rozčlenění kontaktu na katodové a řídící - resp.bázové a emitorové oblasti se provádí běžným fotolitogfafickým postupem.

Zaslání nevýhodou popsaného procesu je nezbytnost pokovovat a fotolitograficky zpracovávat křemíkové struktury již vyčleněných malých průměrů, což podstatně zvyšuje pracnost výroby a klade velké nároky na kapacitu zařízení v oblasti kusových operací, například expozičních zařízení při fotolitografickém zpracování. Kromě toho jsou pokovované a fotolitograficky zpracovávané struktury již opatřeny dilatačními elektrodami, které značně znesnadňují fotolitografický proces a jejichž přítomnost vede k větší nepřesnosti rozčleněného motivu kontaktu*,

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob výroby výkonové polovodičové součástky podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že v desce polovodičového materiálu se vytvoří vnitřní struktura polovodičové součástky, načež se jedna plocha desky opatří celoplošným kontaktem/tvořeným alespoň dvěma vrstvami různých kovů, přičemž první vrstva tloušťky minimálně 5_<xim se vytvoří kovem ze skupiny nikl, titan, hliník, zlato, molybden, wolfram, chrom nebo jejich silicidy a druhá vrstva tloušťky maximálně S^aud se vytvoří jedním z kovů ze skupiny stříbro, nikl, zlato a poté se takto vytvořený kontakt rozčlení s použitím například fotolítografické techniky, případně se velkoplošná deska rozčlení na menší destičky, načež ae deska nebo destičky polovodičového materiálu neokontaktovanou stranou přitaví ve vakuu nebo ochranné atmosféře při teplotě vyšší než 400 °C pomocí mezivrstvy na bázi hliníku k molybdenovému nebo wolframovému kotouči.

Způsob výroby -výkonové polovodičové součástky podle vynálezu zajišťuje dobré elektrické parametry součástek i dobrou ekonomičnost výrobního procesu. Kontakt je deponován β fotolitograficky zpracován na velkoplošné křemíkové desce bez dilatační elektrody. Takto vytvořený vrstvový kontakt je odolný teplotě připájení křemíkové destičky k dilatační elektrodě, tj. teplotnímu režimu v oblasti 400 až 800 °C.

Příkladem provedení je výroba rychlých tyristorů 0 16 a 24 mm pro bezpotenciálové moduly. Na výchozí křemíkovou desku

239 986 průměru 50 mm s vnitřní celodifusní ΡΝΊΊί strukturou je napařena vrstva titanu tlouštky 0,9^um a následně galvanicky překryta vrstvou niklu 0,3«Aim a stříbra tlouštíky 4_ťA«n· Následuje fotolitografické rozčlenění kontaktu, dále pak rozkroužení 50 mm křemíkové desky ultrazvukem na 2 ks PUPU struktur průměru 24 mm a 2 ks PNUT struktur průměru 16 mm* Jednotlivé struktury jsou spájeny s dilatačními Mo elektrodami pájkou AISi ve vakuu při teplotě 700 °C.

Vynález nalezne uplatnění při výrobě všech typů výkonových polovodičových součástek·

Claims (1)

1. Předmět vynálezu

   239 986

   Způsob výroby výkonové polovodičové součástky s alespoň jedním přechodem Bas alespoň jedním plošně členěným kontaktem pro vedení proudu, vyznačený tím , že v desce polovodičového materiálu se vytvoří vnitřní struktura polovodičové součástky, načež se jedna plocha desky opatří celoplošným kontaktem tvořeným alespoň dvěma vrstvami různých kovů, přičemž první vrstva tloušťky maximálně 5^um se vytvoří kovem ze skupiny nikl, titan, hliník, zlato, molybden, wolfram, chrom nebo jejich silicidy a druhá vrstva tloušťky maximálně 8^um se vytvoří jedním z kovů ze skupiny stříbro, nikl, zlato a poté se takto vytvořený kontakt rozčlení s použitím například fotolitografické techniky, případně se velkoplošná deska rozčlení na menší destičky, načež se deska nebo destičky polovodičového materiálu neokontaktovanou stranou přitaví ve vakuu nebo ochranné atmosféře při teplotě vyšší než 400 °C pomocí mezivrstvy na bázi hliníku k molybdenovému nebo wolframovému kotouči.