DE1116826B - Verfahren zum Herstellen einer in einem Schutzgehaeuse untergebrachten, mindestens zwei dicht nebeneinander in einer Ebene einlegierte Metallelektroden aufweisenden Halbleiterkristallanordnung - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer in einem Schutzgehaeuse untergebrachten, mindestens zwei dicht nebeneinander in einer Ebene einlegierte Metallelektroden aufweisenden Halbleiterkristallanordnung

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DE1116826B
DE1116826B DES66638A DES0066638A DE1116826B DE 1116826 B DE1116826 B DE 1116826B DE S66638 A DES66638 A DE S66638A DE S0066638 A DES0066638 A DE S0066638A DE 1116826 B DE1116826 B DE 1116826B
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Germany
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semiconductor crystal
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alloyed
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English (en)
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Andreas Weissfloch
Otto Frodl
Dr Rer Nat Hans Rebs Dipl-Phys
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Description

DEUTSCHES
PATENTAMT
S 66638 Vmc/21g
ANMELDETAG: 14. J A N U A R 1960
BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT: 9. NOVEMBER 1961
Bei verschiedenen Halbleiteranordnungen tritt die Aufgabe auf, paarweise dicht nebeneinanderliegende, vorzugsweise extrem kleinfiächige, in die Oberfläche des Halbleiterkristalls einlegierte bzw. aufgedampfte metallische Kontakte beim Einbau der Halbleiteranordnung in ein Gehäuse mit den. in das Gehäuse ragenden Enden der durch die Gehäusewand geführten Zuleitungen zu verbinden. Ein Beispiel hierfür bietet die Herstellung der als Mesa-Transistor bekannten, für sehr hohe Frequenzen brauchbaren Transistortype.
Die Entwicklung dieser Transistortype beruhte auf dem Bestreben, Transistoren mit möglichst großer Grenzfrequenz herzustellen. Deshalb werden einmal extrem schmale Basiszonen verwendet und die Emitter- und die Basiselektrode möglichst nahe nebeneinander auf der Oberfläche der dünnen Basiszone angeordnet und dabei extrem kleinflächig ausgebildet. Um eine Vorstellung über häufig vorkommende Größenordnungen zu geben, sei darauf hingewiesen, daß es ohne weiteres möglich ist, aufgedampfte und einlegierte Elektroden auf der Oberfläche von Halbleiterkristallen zu erzeugen, deren Dimensionen 25 X 50 μ betragen und die im Abstand von 10 bis 15 μ nebeneinander angeordnet sind. Diese Dirnensionen können noch unterschritten werden.
Zur Kontaktierung kann das Verfahren der Thermokompression verwendet werden. Eine Ausführungsform dieses Verfahrens ist in »Bell Laboratories Record«, Bd. 36 (1958), Heft 4, S. 127 bis 130, beschrieben. Sie besteht darin, daß das Ende des Kontaktierungsdrahtes auf die zu kontaktierende Elektrode gelegt und mittels eines erhitzten schneideförmigen Werkzeuges mit der Elektrode unter Druck verbunden wird. Da die anzuwendende Temperatur wesentlich geringer als beim Verschweißen ist und außerdem die Dauer der Wärmebehandlung im Vergleich zu einem Löt- oder Schweißvorgang kurz bemessen ist, ist die Gefahr, daß sich die Eigenschaften des Halbleiterbauelementes durch diese Behandlung merklich ändern, praktisch vollkommen ausgeschaltet. Andererseits wird durch das infolge des angewandten Druckes bedingte Ineinanderfließen der zu verbleibenden Metalle eine sehr stabile Verbindung gebildet. Das Material des Kontaktierungsdrahtes besteht nach dieser Literaturstelle zweckmäßig aus Gold oder einer Goldlegierung.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer in einem Schutzgehäuse oder in einer Schutzhülle untergebrachten, mindestens zwei dicht nebeneinander in einer Ebene einlegierte Metallelektroden aufweisenden Halbleiterkristallanordnung, Verfahren zum Herstellen
einer in einem Schutzgehäuse untergebrachten, mindestens zwei dicht nebeneinander in einer
Ebene einlegierte Metallelektroden
aufweisenden Halbleiterkristallanordnung
Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2
Andreas Weißfloch, München,
Otto Frodl, Kreuzstraße bei Holzkirchen,
und DipL-Phys. Dr. rer. nat. Hans Rebstock,
München,
sind als Erfinder genannt worden
bei der jede dieser Elektroden innerhalb des Gehäuses mittels eines dünnen Kontaktierungsdrahtes mit einer von mehreren jeweils einer isolierten, in das Gehäuse hineinragenden Durchführung zugeordneten Kontaktstelle verbunden ist. Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Kontaktstellen beiderseits des Halbleiterkristalls derart angeordnet sind, daß sie die mit den einlegierten Elektroden versehene Oberfläche des Halbleiterkristalls überragen, daß mindestens zwei Kontaktierungsdrähte über die mit den einlegierten Elektroden versehene Stelle der Oberfläche des Halbleiterkristalls und über die Kontaktstellen derart aufgespannt werden, daß jeder Kontaktierungsdraht jeweils zwei beiderseits des Halbleiterkristalls angeordnete Kontaktstellen berührt, daß dann bei erhöhter Temperatur durch stempel- oder schneidenartige Werkzeuge die Kontaktierungsdrähte einerseits mit den Elektroden und andererseits mit den zugehörigen Kontaktstellen unter Druck verbunden werden, so daß keine dieser Elektroden unkontaktiert bleibt und die sich von den Elektroden zu den Kontaktstellen erstreckenden Kontaktierungsdrähte die Halbleiteroberfläche nirgends berühren, und daß schließlich die Kontaktierungsdrähte derart aufgetrennt werden, daß jeder nur eine
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Elektrode bzw. eine Elektrodengruppe mit je einer der Kontaktstellen verbindet.
Da bei dem vorliegenden Verfahren mit aufgespannten Drähten gearbeitet wird, sind die bei der Anwendung dünner Drähte sich ergebenden technischen Schwierigkeiten, die durch elektrostatische Aufladung, Empfindlichkeit gegen Luftzug und andere mechanische Störungen bedingt sind, weitgehend vermieden. Außerdem ist insbesondere bei Verwendung mehrerer parallel aufgespannter Drähte die Gefahr eines unbeabsichtigten Zerreißens sehr herabgemindert.
Vorzugsweise ist bei dem vorliegenden Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterkristallanordnung vorgesehen, daß eine der Anzahl der dicht nebeneinander angeordneten Elektroden gleiche Anzahl von parallel aufgespannten dünnen Kontaktierungsdrähten verwendet und jeder dieser Drähte mit nur einer einzigen dieser Elektroden durch Thermokompression verbunden wird. Dies ist insbesondere bei der Kontaktierung der beschriebenen Transistortype der Fall.
Es ergeben sich dann im wesentlichen zwei verschiedene Möglichkeiten, die in den Figuren dargestellt sind.
In Fig. 1, die die zu treffende Anordnung von Kristall und den Kontaktierungsdrähten in Aufsicht, und in Fig. 2, die eine seitliche Darstellung der gleichen Anordnung zeigt, sind zwei parallele dünne Kontaktierungsdrähte 1 und 2, vorzugsweise aus Gold, mittels einer Führung 3 über der Stelle mit den dicht nebeneinanderliegenden Elektroden 4 und S der Halbleiterfläche 6 und den beiden Kontaktstellen 7 und 8, die in ihrer Lage relativ zu dem Halbleiterkristall festgelegt sind, gespannt. Durch schneidenartige Werkzeuge 9 werden die Drähte nach unten gedrückt, bis sie die Kontaktstellen 7 und 8 sowie die Elektroden 4 und 5 der Halbleiteroberfläche berühren und dann unter Druck bei erhöhter Temperatur mit diesen verbinden. Das Herabdrücken und Verbinden der Kontaktdrähte mit den Elektroden und Kontaktierungsstellen 7 und 8 kann entweder nacheinander oder zu gleicher Zeit vorgenommen werden. Dabei wird jede der Elektroden 4 und 5 ersichtlich nur mit einem der beiden Kontaktierungsdrähte 1 und 2 verbunden. Die Kontaktierungsdrähte berühren die Halbleiteranordnung nur an den Elektroden 4 und 5. Nach Fertigstellung der Verbindung werden, vorzugsweise noch vor dem Entfernen der schneidenartigen Werkzeuge 9, die beiden Drähte 1 und 2 aufgetrennt, indem der eine Draht zwischen der Kontaktstelle 7 und dem Halbleiterkristall, der andere zwischen dem HaIbleiterkristall und der Kontaktstelle 8 abgerissen wird.
Eine andere Art der Anbringung der Kontaktdrähte ist aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, bei denen mehr als zwei Elektroden zu kontaktieren sind. Im übrigen sind die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die Drähte 1 und 2 werden hierbei quer über die zu kontaktierenden Elektroden«, b, c, d, e gespannt, und durch den Druck eines Werkzeugs wird der eine Draht mit den Elektroden a, c, e, die eine Gruppe bilden, der andere Draht mit den anderen Elektroden b, d, die die andere Gruppe bilden, sowie mit den beiden Kontaktstellen 7 und 8 verbunden. Anschließend werden die Drähte 1 und 2 derart aufgetrennt, daß die Gruppe a, c, e nur mit der Kontaktstelle 7, die Gruppe b, d mit der Kontaktstelle 8 verbunden ist. Der Draht 1 verbindet dann die Elektroden b, d mit der Kontaktstelle 8, der Draht 2 die Elektroden a, c, d mit der Kontaktstelle 7. Beim Kontaktieren entsprechend dem vorgeschlagenen Verfahren wird der Kontaktierungsdraht an der Kontaktstelle mit der betreffenden Elektrode bleibend gedehnt, wie aus Fig. 4 ersichtlich, so daß der Kontaktierungsdraht beim Überspringen einer nicht zu kontaktierenden Elektrode diese nicht berührt, solange der gegenwärtige Abstand der Elektroden genügend klein ist. Andernfalls besteht noch die Möglichkeit, die Überbrückungsstelle der nicht von dem betreffenden Draht zu kontaktierenden Elektrode durch eine dünne Isolierschicht, z. B. durch eine aufgedampfte Schicht von Isolierlack, gegen unbeabsichtigte Berührung mit dem Kontaktierungsdraht zu schützen.
Als Material für die Kontaktierungsdrähte wird bevorzugt Gold oder eine Goldlegierung verwendet, da sich mit diesen Materialien die Thermokompression unter Anwendung verhältnismäßig geringer Drücke durchführen läßt, so daß die Halbleiteranordnung hierdurch nicht beeinträchtigt wird. Die Drähte können kleiner als 10 μ im Durchmesser sein. Es empfiehlt sich, das Verfahren unter Schutzgas, vorzugsweise unter Stickstoff oder Wasserstoff, gegebenenfalls auch unter trockner Luft vorzunehmen. Nach Beendigung der Kontaktierung werden, falls die Kontaktflächen nicht schon von sich aus die Enden der durch den Gehäusesockel geführten Zuleitungen darstellen, die Kontaktflächen mit den Zuleitungen verbunden und die Anordnung gegebenenfalls unter Anwendung einer zum Feuchtigkeitsschutz dienenden Imprägnierung in das Gehäuse eingebaut.
Das Verfahren kann auch zum gleichzeitigen Kontaktieren mehrerer gleichdimensionierender, aneinandergereihter, getrennter Halbleiteranordnungen der beschriebenen Art dienen, indem die Kontaktierungsdrähte über die ganze Reihe dieser Halbleiteranordnungen ausgespannt werden.

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    1. Verfahren zum Herstellen einer in einem Schutzgehäuse untergebrachten, mindestens zwei dicht nebeneinander in einer Ebene einlegierte Metallelektroden aufweisenden Halbleiterkristallanordnung, bei der jede dieser Elektroden innerhalb des Gehäuses mittels eines dünnen Kontaktierungsdrahtes mit einer von mehreren jeweils einer isolierten, in das Gehäuse hineinragenden Durchführung zugeordneten Kontaktstelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstellen beiderseits des Halbleiterkristalls derart angeordnet werden, daß sie die mit den einlegierten Elektroden versehene Oberfläche des Halbleiterkristalls überragen, daß mindestens zwei Kontaktierungsdrähte über die mit den einlegierten Elektroden versehene Stelle der Oberfläche des Halbleiterkristalls und über die Kontaktstellen derart aufgespannt werden, daß jeder Kontaktierungsdraht jeweils zwei beiderseits des Halbleiterkristalls angeordnete Kontaktstellen berührt, daß dann bei erhöhter Temperatur durch stempel- oder schneidenartige Werkzeuge die Kontaktierungsdrähte einerseits mit den Elektroden und andererseits mit den zugehörigen Kontaktstellen unter Druck verbunden werden, so daß keine dieser Elektroden unkontaktiert bleibt und die sich von den Elektroden zu den Kontaktstellen erstreckenden Kontaktierungsdrähte die Halbleiteroberfläche nirgends berühren, und daß schließlich
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1235439B (de) * 1964-10-01 1967-03-02 Telefunken Patent Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl von Zwischensockeln und Vorrichtung zum Durchfuehren des Verfahrens
FR2524704A1 (fr) * 1982-03-31 1983-10-07 Hitachi Ltd Appareil pour la fixation de fils par soudage, notamment pour composants a semi-conducteurs
DE19720847A1 (de) * 1997-05-17 1998-11-19 Daimler Benz Ag Vorrichtung zum Positionieren eines Drahtes

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