DE1188209B - Halbleiterbauelement - Google Patents

Halbleiterbauelement

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DE1188209B DES76483A DES0076483A DE1188209B DE 1188209 B DE1188209 B DE 1188209B DE S76483 A DES76483 A DE S76483A DE S0076483 A DES0076483 A DE S0076483A DE 1188209 B DE1188209 B DE 1188209B
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Description

Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Hubert Patalong, Ebermannstadt
. . . Halbleiterbauelement Es ist bereits ein Kontaktgleichnchterelement bekanntgeworden, bei dem eine aus einer gerasterten
Metallplatte bestehende Elektrode auf eine mittels
eines Halbleiters, z. B. eines Metalloxydes oder
Metallsuboxydes, gebildete Schicht flächenhaft auf- 5
gesetzt ist. Das Raster kann durch Einschneiden,
Einfräsen oder Einätzen der Metallplatte gebildet
werden. Weiter ist bereits ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements bekanntgeworden, bei dem eine Anschlußelektrode über die Ober- io
fläche einer aus Indium oder einem ähnlichen
weichen Metall gebildeten Perle gleitend bewegt und
auf diese aufgedrückt wird, wodurch eine Ver- _ bindung zwischen diesen beiden Teilen bewirkt wird. *
Hierfür ist ein Druck von etwa 1,05 kg/cm2 vor- i5 leiterbauelement mit einem im wesentlichen eingesehen. Dies Verfahren ist zur Verbindung von An- kristallinen Halbleiterkörper, insbesondere aus schlußteilen direkt mit dem Halbleiterkörper nicht Silizium, und mit einem pn-Übertrag im Halbleiteranwendbar, körper.
Es sind auch bereits Halbleiterbauelemente be- Erfindungsgemäß ist das Halbleiterbauelement dakannt, bei denen Stromzuführungsteile, z. B. Drähte ao durch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kontaktoder Blechbänder, nicht durch Anlegieren, Anlöten elektrode auf eine ebene Hache des Halbleiterkörod. dgl. an dem Halbleiterkörper befestigt werden, pers mit einer Berührungsfläche von mindestens etwa sondern lediglich unter Druck auf die Halbleiterober- 10 mm2 und einem Flächendruck von mehr als fläche aufgesetzt sind. Derartige Stromzuführungs- 50 kg/cm2 aufgepreßt ist und daß mindestens eine teile bestehen meistens aus einem federnden, vor- 25 der sich berührenden Flächen eine gleichmäßige zugsweise S-förmigen Metalldraht, ζ. B. Wolfram- Rauhigkeit zwischen 0,5 und 50 μ hat und daß jede draht, welcher mit einer Spitze auf die Halbleiter- der beiden sich berührenden Flächen in so hohem Oberfläche aufgesetzt ist und mit dieser einen gleich- Grade eben ist, daß die beiderseitigen Abweichungen richtenden bzw. ohmschen Kontakt bildet. Durch der gemittelten Fläche von einer geometrischen Formierung vermittels eines Stromstoßes kann das 30 Ebene nicht größer sind als die Rauhigkeit. Vorteilaufgesetzte Stromzuführungsteil mit dem Halbleiter- haft beträgt der Flächendruck mehr als 100 kg/cm2, körper verschweißt werden. und vorzugsweise liegt die Rauhigkeit zwischen 1
Derartige Halbleiterbauelemente weisen den Nach- und 3 μ.
teil auf, daß bei höheren Beanspruchungen und Eine solche Druckkontaktverbindung hat den Vor-Wärmewechselbeanspruchungen die Berührungs- 35 teil, daß die beiden Kontaktflächen in seitlichen, fläche zwischen dem Stromzuführungsteil und dem zum Stromzufluß annähernd senkrechten Richtungen Halbleitermaterial lediglich an einzelnen Punkten aufeinandergleiten können, so daß sich im Betrieb Strom führt, was zu einer Überlastung dieser Be- die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des HaIbrührungspunkte und damit zu einer Beschädigung leiterkörpers und des Anschlußkörpers ausgleichen bzw. Zerstörung der Halbleiteranordnung führen 40 können, ohne mechanische Spannungen hervorzukann. Es wurden deshalb bisher derartige Halbleiter- rufen. Versuche haben ergeben, daß auch bei häufibauelemente fast nur mit Stromführungsteilen in gem Wechsel der elektrischen Beanspruchung zwi-Form von Drähten, d. h. also mit Kontaktflächen sehen Null und dem höchstzulässigen Stromwert die unter etwa 1 mm- Größe hergestellt. guten Übergangseigenschaften sowohl für den elek-Es ist ein Ziel der Erfindung, die Nachteile der 45 trischen Strom als auch für die Wärme bei der neuen bekannten Halbleiteranordnung zu vermeiden und Druckkontaktverbindung auf die Dauer nicht beeineine betriebssichere, auf die Dauer auch bei häufig trächtigt werden; im Gegenteil, es wurden sogar Verwechselnden elektrischen Beanspruchungen bestän- besserungen dieser Eigenschaften im Laufe des Bedige Druckkontaktverbindung zwischen dem Halb- triebes beobachtet, die folgendermaßen zu erklären leiterkörper einerseits und einem aus gut leitendem 50 sind: Anfänglich bestehen zwischen den beiden Kon-Metall bestehenden Anschlußkörper andererseits zu taktflächen infolge ihrer Rauhigkeit eine Vielzahl schaffen. Demgemäß betrifft die Erfindung ein Halb- von Punktkontakten, gebildet durch Vorsprünge,
welche die Gegenfläche berühren. Die Vorsprünge werden durch die im Betrieb auftretenden seitlichen Bewegungen bei dem gleichzeitig herrschenden hohen Flächendruck abgeplattet, so daß die gesamte wirksame Kontaktfläche größer wird. Diese Erklärung wird durch die weitere Beobachtung gestützt, daß die ursprünglich matt aussehenden Kontaktflächen nach einer gewissen Betriebsdauer ein glänzendes Aussehen erhielten, und zwar nach ihrem Rande hin mehr als nach ihrer Mitte hin — entsprechend den nach außen zunehmenden Weglängen ihrer relativen Wärmeausdehnungsbewegungen.
Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert werden:
F i g. 1 zeigt ein schematisches Schnittbild einer Kontaktfläche und dient lediglich zur Veranschaulichung der Begriffe »Rauhtiefe« und »gemittelte Fläche«; in
F i g. 2 und 3 sind Ausführungsbeispiele der neuen Druckkontaktverbindung in ähnlicher Weise wie in der Fig. 1 schematisch dargestellt;
F i g. 4 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel von Halbleiteranordnungen mit der neuen Druckkontaktverbindung.
In der Fig. 1 bezeichnet K einen Teil eines Druckkontaktes mit einer gleichmäßig aufgerauhten Kontaktfläche F in stark vergrößertem Maßstab. Die senkrechten Abmessungen sind hier noch wesentlich stärker vergrößert als die waagerechten, damit die Rauhigkeit deutlich erkennbar ist. Das Maß b gibt die Rautiefe an. Es ist zwischen dem Grund einer Vertiefung und der am weitesten nach außen ragenden Stelle eines benachbarten Vorsprungs eingezeichnet und soll den über die gesamte Kontaktfläche F gemittelten Wert dieser Maße bedeuten, unter der Voraussetzung, daß die Werte der einzelnen Maße wegen der Gleichmäßigkeit der Aufrauhung nicht wesentlich voneinander abweichen. Aus der aufgerauhten Oberfläche F ist die durch eine gestrichelte Linie dargestellte gemittelte Fläche Fm in der Weise gebildet, daß das Gesamtvolumen aller Vertiefungen gegenüber der Fläche Fm gleich dem Gesamtvolumen aller über die Fläche Fn, hinausragenden Vorsprünge ist. Ferner ist durch die gemittelte Fläche Fn, eine zur Zeichenebene senkrechte geometrische Ebene E, dargestellt durch eine strichpunktierte Linie, so hindurchgelegt, daß die beiderseitigen größten Abweichungen zwischen den beiden Flächen gleich groß sind. Die größte Abweichung der Fläche Fn, von der Ebene E nach oben ist mit Ci1 bezeichnet und liegt etwa in der Mitte der Kontaktfläche. Die größten Abweichungen der Fläche Fm von der Ebene E nach unten liegen am Rande und sind mit a.2 bezeichnet. Die Lage der Ebene E ist also dadurch definiert, daß ax gleich a2 ist. Etwaige Abrundungen am äußeren Rande der Kontaktfläche sind hierbei eliminiert, indem die gestrichelte Linie Fn zum Rande hin mit gleicher Krümmung verlängert ist wie in der anschließenden, nicht wesentlich abgerundeten Ringzone. Die Schnittpunkte dieser Verlängerungen mit den seitlichen Begrenzungslinien des Kontaktes K bilden jeweils den einen Endpunkt des Maßes a2, dessen anderer Endpunkt durch die geometrische Ebene gegeben ist. Da die Abstandsmaße Q1 und a2 nach der Darstellung größer sind als die Rauhtiefe b, so folgt daraus, daß die dargestellte Kontaktfläche F den Bedingungen der Erfindung nicht genügen würde.
Demgegenüber sind die Bedingungen der Erfindung bei dem Kontakt K1 erfüllt, von dem in den F i g. 2 und 3 jeweils ein Teil in einem der F i g. 1 ähnlichen Maßstabsverhältnis und in gleicher Weise im Schnitt dargestellt ist, denn hier ist die gemittelte Kontaktfläche praktisch eben. Eine derartige Flächengestalt kann durch das bekannte Läppverfahren hergestellt werden, indem dazu ein Schleifmittel von so feiner Körnung verwendet wird, daß die vorgeschriebene Rauhtiefe erreicht wird. Dabei kann als Läpphilfsmittel eine an sich für diesen Zweck gebräuchliche Ölsorte verwendet werden. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Glycerin als Läpphilfsmittel erwiesen, weil dieses in einfacher Weise mit destilliertem Wasser abwaschbar ist. Als Beispiel sei angenommen, daß der Kontaktteil K1 mit dem Halbleiterkörper identisch ist. Die Kontaktfläche des Gegenkontaktes K2 bzw. K3 besteht aus Silber. Statt Silber können auch andere Edelmetalle, wie Gold, Platin oder Palladium, verwendet werden.
Bei einer besonders einfachen und vorteilhaften Ausführungsform besteht der Kontakt K1, wie schon erwähnt, aus dem Halbleiterkörper, während der Kontakt K2 bzw. K3 wenigstens an seiner kontaktgebenden Oberfläche aus Silber besteht und im übrigen ein Bestandteil einer Grundplatte oder eines Kühlklotzes aus Kupfer ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 2 hat die Kontaktfläche des Kontaktes K2 eine geringere Rauhigkeit als die Gegenkontaktfläche. Es sei beispielsweise angenommen, daß die Kontaktfläche von K2 durch Polieren geglättet ist. Durch eine derartige Oberflächenbehandlung wird bekanntlich in der Regel eine Wölbung der bearbeiteten Oberfläche und eine Abrundung der Außenkante hervorgerufen, wie die F i g. 2 darstellt. Diese Wölbung ist als unschädlich im Sinne der Erfindung anzusehen, wenn die beiderseitige Abweichung der polierten Kontaktfläche von einer geometrischen Ebene E nicht größer ist als die Rauhtiefe der Gegenkontaktfläche. Diese Bedingung ist gemäß der F i g. 2 erfüllt, wenn man von den Abrundungen der Außenkante absieht, wie im Zusammenhang mit der F i g. 1 oben erläutert ist. In diesem Fall kann bei ausreichender Höhe des Kontaktdruckes praktisch die gesamte Kontaktfläche als tragend angesehen werden, weil durch den Kontaktdruck eine entsprechende, teils bleibende, teils elastische Verformung der Vorsprünge der Gegenkontaktfläche K1 hervorgerufen wird. Durch stärkere Randabrundung wird die wirksame Kontaktfläche um eine entsprechende Randzone vermindert.
Nach der F i g. 3 ist auch bei dem unteren Kontakt K3 die Kontaktfläche unter Verwendung eines entsprechend feinkörnigen Schleifpulvers geläppt, wodurch eine Wölbung der Kontaktfläche und eine Abrundung der Außenkante im wesentlichen vermieden werden.
Ist der Kontakt K2 bzw. K3, wie schon erwähnt, Bestandteil eines Anschlußkörpers, der zur Stromzuführung und gegebenenfalls zur Wärmeabfuhr dient, der ferner aus Kupfer besteht und an der Kontaktfläche mit einer Silberauflage versehen ist, so besteht wegen der verhältnismäßig hohen Diffusionsgeschwindigkeit von Kupfer in Silber bei zu geringer Dicke der Silberschicht die Gefahr, daß nach mehr oder weniger langer Betriebsdauer so viel Kupfer bis zur Kontaktfläche hindurchgelangt, daß dort die
Eigenschaften des Halbleitermaterials durch Eindiffusion von Kupfer merklich verschlechtert werden. Zur Vermeidung dieser Gefahr muß die Silberauflage eine genügende Decke haben. Als ausreichend hat sich eine Dicke zwischen 0,05 und 0,3 mm erwiesen. Innerhalb dieses Bereiches ist ein um so höherer Wert zu wählen, je größer die zu erwartende Wechselhäufigkeit der elektrischen Beanspruchung ist. Der kleinste Wert erscheint beispielsweise ausreichend für Gleichrichter, die zur Speisung von Elektrolysebädern und anderen Verbrauchern mit zeitlich gleichmäßiger Belastung bestimmt sind, während größere Werte bis zur oberen Grenze des genannten Bereiches, z. B. für Fahrzeuggleichrichter und Schweißgleichrichter, erforderlich sein können.
Silberauflagen von einer solchen größeren Dicke sind auf elektrolytischem oder elektrophoretischem Wege ziemlich schwierig herzustellen, vor allem im Hinblick auf die unumgänglich notwendige Gleichmäßigkeit ihrer Dicke über die verhältnismäßig große Kontaktfläche. Diese Aufbringungsmethoden wären infolgedessen umständlich und langwierig. Einfacher ist es, eine durch Walzen mit gleichmäßiger Dicke hergestellte Silberfolie zwischen die Kontaktflächen zu legen. Eine solche Silberfolie, die vorteilhaft noch im Vakuum ausgeglüht sein kann, läßt sich mit demjenigen Teil der Druckkontaktverbindung, der aus einem mit Silber leicht legierenden Metall wie Kupfer besteht, durch mäßige Erwärmung fest verbinden. Die vorerwähnte hohe Diffusionsgeschwindigkeit des Kupfers im Silber ist in diesem Falle erwünscht, weil sie die Befestigung der Silberauflage auf dem Kupferteil durch Diffusion begünstigt.
Die erwähnte mäßige Erwärmung kann in einem besonderen Behandlungsvorgang der Druckkontaktverbindung bei ausreichender Druckhöhe herbeigeführt werden. Da die hierzu erforderliche Temperatur niedriger sein kann als die höchstzulässige Betriebstemperatur, so kann die Befestigung der Silberfolie auf der kupfernen Unterlage auch durch einen Probebetrieb der fertigen Halbleiteranordnung mit im wesentlichen konstanter Belastung oder auch durch endgültige Inbetriebnahme der Halbleiterzelle mit wenigstens anfangs geringer Wechselhäufigkeit erfolgen.
Der Flächendruck der neuen Druckkontaktverbindung soll eine Höhe von mindestens 50 kg/cm2, möglichst zwischen 100 und 500 kg/cm2 der Kontaktfläche haben. Er kann um so niedriger sein, je weniger die beiden Kontaktflächen im Mittel von einer Ebene abweichen. Für die Kontaktanordnung nach der F i g. 2 ist also eine Druckhöhe an der oberen Grenze des genannten Bereiches zu wählen, während für eine Kontaktanordnung gemäß der F i g. 3 oder ähnlich eine Druckhöhe in der Nähe der unteren Bereichsgrenze genügen dürfte.
Die vorstehenden Ausführungen beziehen sich auf die Verwendung von Silber als Edelmetall. Für andere Edelmetalle wie Gold und Platin können die beschriebenen Anordnungen auf Grund der bekannten Eigenschaften dieser Metalle sinngemäß abgewandelt werden.
Zweckmäßigerweise wird der Halbleiterkörper auf beiden Seiten von einem derartigen Druckkontakt eingeschlossen, d. h. also, mit zwei parallelen Flächen versehen, auf welche zwei Stromzuführungsteile aufgesetzt werden, welche dann mit einem Druck von etwa 100 bis 500 kg/cm2 gegeneinander verspannt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, lediglich auf einer Seite eine derartige Druckkontaktverbindung vorzusehen, wogegen auf der gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers eine Verbindung in herkömmlicher Weise durch Legierung, Lötung u. dgl. erfolgen kann. Zweckmäßigerweise wird in diesem Fall der Halbleiterkörper auf dieser Seite mit einer Trägerplatte versehen,
ίο welche aus einem Metall besteht, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten ähnlich dem des Halbleitermaterials aufweist, z. B. aus Molybdän bei Silizium bzw. Germanium.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den HaIbleiterkörper an der Berührungsfläche so zu behandeln, daß er hier metallische bzw. quasi metallische Leitung aufweist. Er kann also z. B. an dieser Stelle so hoch dotiert sein, daß er praktisch metallisch leitend ist. Die Berührungsfläche sollte also eine Dotierungskonzentration von wenigstens angenähert 1020 cm~3 aufweisen. Die Dotierungskonzentration kann zum Inneren des Halbleiterkörpers kontinuierlich bzw. sprunghaft abfallen. Eine andere Möglichkeit besteht in einem dünnen Metallüberzug der Berührungsfläche.
Vorteilhaft wird der Halbleiterkörper deshalb an der Stelle bzw. an den Stellen, an denen Druckkontakte aufgesetzt werden, mit einem dünnen Metallüberzug versehen. Dieser Metallüberzug hat zweckmäßigerweise eine Dicke von 5 bis 10 μ und kann beispielsweise aus Nickel bestehen, welches z. B. chemisch, galvanisch oder durch Zementation oder Aufdampfen auf die Halbleiteroberfläche aufgebracht wird. In entsprechender Weise kann eine Vergoldung bzw. Versilberung vorgenommen werden. Auch andere Metalle wie Palladium, Gallium, Aluminium und Indium können durch Aufdampfen in dünnen Schichten auf dem Halbleitermaterial niedergeschlagen werden. Eine weitere Möglichkeit zur Aufbringung einer derart dünnen Metallauflage besteht darin, daß Gallium, welches einen sehr niedrigen Schmelzpunkt besitzt, lediglich mechanisch auf die Halbleiteroberfläche aufgerieben wird. Zweckmäßig wird die letztgenannte Maßnahme auf p-leitende Oberflächenbereiche des Halbleiterkörpers beschränkt, wogegen sich für die sperrfreie Kontaktierung von η-leitenden Bereichen besonders ein dünner Nickelüberzug bewährt hat.
Der Kühlkörper der Halbleiteranordnung gemäß der F i g. 4 besteht aus einem massiven Kupferklotz 2 mit einem Vorsprung 2 a, auf dem z. B. eine Molybdänplatte 4 mit Hilfe eines Hartlotes befestigt ist. Ein ringförmiger Steg 3 a dient zum Anbördeln eines Halteteils 17. Der hochgezogene Rand 3 b des Kupferklotzes dient zum Anbördeln weiterer Gehäuseteile, wie unten angegeben. Das Herzstück der Anordnung bildet die Halbleiterscheibe 5.
Die Halbleiterscheibe 5 kann beispielsweise aus einer Halbleiteranordnung bestehen, welche durch Diffusion, durch epitaxiales Aufwachsen von Schichten oder durch Ziehen aus der Schmelze, z. B. nach der Czochralski-Methode, hergestellt wurde. Man kann beispielsweise auf einer Halbleiterscheibe des einen Leitfähigkeitstyps durch Zersetzung von gasförmigen Verbindungen des gleichen oder eines anderen Halbleitermaterials Schichten des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps erzeugen, wodurch Halbleiteranordnungen mit unterschiedlichem Schichtenaufbau hergestellt werden können. Beim Ziehen aus
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der Schmelze nach der Czochralski-Methode kann und drei Tellerfedern 14, 15 und 16 aufgeschoben. durch Beifügung von Verunreinigungen dem auf- Zuletzt ist ein glockenförmiges Halteteil 17 über den wachsenden Kristall eine Schichtenfolge aufgezwun- Kupferbolzen 8 geschoben. Dieses hat unten einen gen werden, welche zur Herstellung von Halbleiter- Flansch, der mit Hilfe des Steges 3 α angebördelt ist. anordnungen geeignet ist. Aus einem derartig ge- 5 Der obere Rand des Halteteils 17 ist nach innen gezogenen Einkristall, z. B. aus Germanium, können zogen und bildet das Widerlager für die Tellerdurch Schnitte längs dieser Schichtenfolge viele der- federn.
artige Halbleiteranordnungen gewonnen werden. Wie die F i g. 4 zeigt, ergibt sich ein sehr gedräng-AIs spezielles Beispiel für eine derartige Halblei- ter Aufbau, bei dem alle Teile in ihrer genauen Lage terscheibe 5, wie sie in der gekapselten Halbleiter- io zueinander festgehalten werden und demzufolge weanordnung gemäß der F i g. 4 verwendet wird, sei die der durch mechanische Erschütterung noch durch Herstellung einer Halbleiteranordnung nach dem Wärmebewegung verschoben werden können. Eine Diffusionsverfahren geschildert. Man geht beispiels- wichtige Rolle übernimmt hierbei die Glimmerweise von hochohmigem p-Silizium (ρ größer als scheibe 12, weiche sowohl zur elektrischen Isolie-200 Ohm · cm) von etwa 500 μ Dicke und 18 mm 15 rung des Halteteils 17 von der Oberseite der HaIb-Durchmesser aus. In diese Halbleiterscheibe wird leiteranordnung dient als auch zur Zentrierung des allseitig Phosphor eindiffundiert, indem sie beispiels- Bolzens 8. Zu diesem Zweck liegt der äußere Rand weise 16 Stunden lang bei 1280° C in einer Atmo- der Glimmerscheibe 12 an der zylindrischen Innensphäre von P2O5 getempert wird. Gleichzeitig mit wand des Halteteils 17 an, während ihr innerer Rand der Diffusion oder dieser nachfolgend wird eine 20 den Kupferbolzen 8 berührt.
Oxydation der Oberfläche vorgenommen. Anschlie- Schließlich ist ein glockenförmiges Gehäuseteil, ßend wird eine Flachseite der Halbleiterscheibe ab- welches aus den Einzelteilen 18, 19, 20 und 21 begeläppt, wonach die Dicke z. B. 380 μ beträgt. Nach steht, über die gesamte Anordnung gestülpt. An seider Diffusion besteht die Halbleiterscheibe aus einem nem unteren Ende ist das Teil 18 mit Hilfe des Ranunveränderten p-leitenden Kern, mit einer allseitig 25 des 3 b angebördelt, während der Kupferbolzen 8 geschlossenen η-leitenden Zone, welche diesen Kern durch eine Anquetschung mit dem Teil 21 verbunumgibt. Durch das Abläppen wird der p-leitende den wird. Das Teil 21 kann beispielsweise aus Kup-Kern einseitig freigelegt. Anschließend wird eine fer bestehen, während die Teile 18 und 20 aus Stahl Bordiffusion, z. B. 16 Stunden lang bei 1280° C, in oder einer Fernicolegierung wie Kovar oder Vacon einer Atmosphäre von BJ3 vorgenommen. Diese Dif- 30 bestehen können. Die Teile 20 und 21 sind miteinfusion findet lediglich an der nichtoxydierten Ober- ander verlötet oder verschweißt. Das Teil 19, welfiäche, d. h. an der durch Läppen freigelegten Ober- ches zweckmäßig aus Keramik besteht, dient zur Isofläche statt. Anschließend wird der Rand der Halb- lierung. Es ist an den Stellen, an denen es mit den leiterscheibe durch chemisches Ätzen entfernt, z. B. Teilen 18 und 20 zusammenstößt, metallisiert, so auf einer sogenannten Ätzschleuder, auf welcher die 35 daß diese Teile mit ihm durch Lötung verbunden Halbleiterscheibe um ihre Symmetrieachse gedreht werden können. Ein Kabel 22 ist in das Teil 21 von wird, während ein Strahl des Ätzmittels, z. B. eine außen eingeschoben und ebenfalls durch Anquet-Mischung aus Flußsäure und rauchender Salpeter- schung mit diesem verbunden.
säure im Verhältnis 1:1 auf den Rand der Scheibe Selbstverständlich kann die Halbleiteranordnung geleitet wird. Schließlich werden die beiden Flach- 40 auch einen anderen als den beschriebenen Aufbau Seiten der Halbleiterscheibe planparallel geläppt, aufweisen. Es kann sich also beispielsweise um einen wobei entsprechend der Wahl des Läppmittels eine Halbleiterkörper aus Germanium handeln. Die Trä-Rauhigkeit mit 0,5 bis 50, vorzugsweise 1 bis 3 μ gerplatte 4 kann beispielsweise aus gewissen hoch-Rauhtiefe entsteht. legierten Stahlsorten, insbesondere mit Nickel- und Nach der F i g. 4 ruht die Halbleiterscheibe 5 auf 45 Kobaltgehalt, bestehen, welche einen ähnlichen Ausder Molybdänplatte 4 mit einer dicken Silber- dehnungskoeffizienten wie beispielsweise Germanium schicht 7, beispielsweise einer Folie von 100 bis oder Silizium aufweisen. Der Halbleiterkörper kann 200 μ Stärke, als Zwischenlage. auch aus Siliziumkarbid bestehen oder aus einer Die Silberfolie 7 kann auf beiden Seiten mit einem intermetallischen Verbindung von Elementen der erhabenen Muster versehen sein, z. B. einem Waffel- 50 III. und V. oder der II. und VI. Gruppe des Perimuster ähnlich der Rändelung von Rändelschrauben. odischen Systems.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist diese Eine wichtige Eigenschaft der beschriebenen An-
Silberfolie ausgeglüht und anschließend geätzt, z. B. Ordnung ist darin zu sehen, daß der Halbleiterkör-
mit Hilfe von Salpetersäure, wodurch sich ein fei- per 5 auch gegebenenfalls umgekehrt wie in dem aus-
nes Ätzmuster auf der Oberfläche ergibt. 55 geführten Beispiel in das Gehäuse eingebaut werden
Auf die Oberseite der Halbleiterscheibe 5 ist ein kann. Es können also auf diese Weise Halbleiter-
stempelförmiger Teil aufgesetzt. Dieser stempelför- dioden unterschiedlicher Polarität mit vollkommen
mige Teil ist zweckmäßig ebenfalls vor dem Zusam- gleichem äußerem Aufbau, mit übereinstimmenden
menbau aus einzelnen Teilen zusammengesetzt, näm- Charakteristiken und auch mit ähnlichem Innenauf-
lich aus einem Kupferbolzen 8, einer aus Kupfer be- 60 bau hergestellt werden.
stehenden Kreisringscheibe und einer Molybdän- Die beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen scheibe 10. Diese Teile sind beispielsweise miteinan- sich durchweg auf Gleichrichter. Die Erfindung ist der hart verlötet. Die Unterseite der Molybdän- aber nicht auf solche beschränkt, sondern kann auch scheibe 10 ist vorteilhaft mit einer Silberauflage 6 bei anderen Halbleiterdioden mit und ohne p-Überversehen, z. B. plattiert, und danach plangeläppt. 65 gang angewendet werden, ferner bei Halbleiter-Auf diesen stempeiförmigen Teil sind eine bei- trioden, wie Transistoren, Vierschichtanordnungen spielsweise aus Stahl bestehende Ringscheibe 11, eine (pnpn) mit Stromtorcharakter- Fotoelementen und Glimmerscheibe 12, eine weitere Stahlscheibe 13 Fototransistoren sowie bei Vielfachanordnungen, bei
denen mehrere derartige Dioden oder/und Trioden in einem einzigen Halbleiterkörper vereinigt sind.

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Halbleiterbauelement mit einem im wesentliehen einkristallinen Halbleiterkörper, insbesondere aus Silizium, und mit mindestens einem pn-übergang im Halbleiterkörper, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kontaktelektrode auf eine ebene Fläche des Halbleiterkörpers mit einer Berührungsfläche von mindestens 10 mm2 und einem Flächendruck von mehr als 50 kg/cm2 aufgepreßt ist und daß mindestens eine der sich berührenden Flächen eine gleichmäßige Rauhigkeit zwischen 0,5 und 50 μ is hat und daß jede der beiden sich berührenden Flächen in so hohem Grade eben ist, daß die beiderseitigen Abweichungen der gemittelten Fläche von einer geometrischen Ebene nicht größer sind als die Rauhigkeit. so
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelektrode mit einem Flächendruck von mehr als 100 kg/cm2 aufgepreßt ist.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der sich berührenden Flächen eine gleichmäßige Rauhigkeit zwischen 1 und 3 μ hat.
4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf zwei einander gegenüberliegende parallele Flächen des Halbleiterkörpers zwei Kontaktelektroden, von denen mindestens eine als Kühlblock ausgebildet sein kann, aufgesetzt und mit einem Druck von etwa 100 bis 500 kg/cm2 gegeneinander verspannt sind.
5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelektrode an der den Halbleiterkörper berührenden Fläche mit einer Silberauflage versehen ist, die eine Dicke zwischen 0,05 und 0,3 mm hat.
6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Silberauflage aus einer insbesondere im Vakuum ausgeglühten Folie besteht.
7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelektrode aus einem Metall mit einem ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Halbleiterkörper, insbesondere aus Molybdän, besteht.
8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper an der Berührungsfläche mit einem insbesondere aufgedampften Metallüberzug versehen ist.
9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallüberzug eines p-leitenden Flächenbereiches aus Gallium besteht.
10. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper an der Berührungsfläche eine Dotierungskonzentration von wenigstens angenähert 1020 cm~3 hat.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 600 410;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 067 529;
österreichische Patentschrift Nr. 182 127.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 517/320 2.65
ι Bundesdruckerei Berlin
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