DE1199408B

DE1199408B - Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbau-elementen und nach diesem Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement

Info

Publication number: DE1199408B
Application number: DES74535A
Authority: DE
Inventors: Dr Karl Siebertz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1961-06-28
Filing date: 1961-06-28
Publication date: 1965-08-26
Also published as: GB959520A; CH414019A; NL280224A; US3264715A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Ο.:

HOIl

Deutsche KL: 21g -11/02

Nummer: 1199 408

Aktenzeichen: S 74535 VIII c/21 g

Anmeldetag: 28. Juni 1961

Auslegetag: 26. August 1965

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen, insbesondere von Mesa-Transistoren, bei dem ein Streifen aus Halbleitermaterial, der mit mehreren, insbesondere paarweise nebeneinanderliegenden Elektroden versehen ist, auf die Zinken eines kammförmigen Trägers so aufgebracht wird, daß der Streifen senkrecht zu den Zinken des Trägers verläuft.

Es ist die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, bei Halbleiteranordnungen mit sehr kleinen geometrischen Abmessungen, insbesondere bei solchen mit nahe nebeneinanderliegenden Elektroden, die Kontaktierung und den Einbau in das Gehäuse einfacher zu gestalten, vor allem komplizierte und damit kostspielige Einzelvorgänge weitgehend zu vermeiden.

Es ist bereits ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiteranordnungen bekannt, bei dem ein Streifen aus Halbleitermaterial auf den Enden der Zähne einer kammförmigen Metallplatte befestigt wird und danach die kammförmige Metallplatte in mehrere, die Trägerelektrode darstellende Streifen zerteilt wird und dann der halbleitende Streifen zwischen den Zinken durchgebrochen wird.

Demgegenüber wird beim Verfahren nach der Erfindung der Streifen im Abstand zu den freien Enden der Zinken aufgebracht, Kontaktierungsdrähte werden mit den Elektroden und den freien Enden der Zinken verbunden, dann die Zinken vom übrigen Teil des Trägers abgetrennt und der Halbleiterstreifen zwischen den Zinken zerteilt, die einzelnen Halbleitersysteme auf der Grundplatte eines Gehäuses montiert und dann durch Zerschneiden der Zinken die einzelnen Elektroden voneinander getrennt.

Beim vorliegenden Verfahren wird also nicht nur der Halbleiterkörper für mehrere Systeme gleichzeitig auf einen kammförmigen Träger aufgebracht, sondern auch die Kontaktierung, ζ. Β. durch Thermokompression, wird auf dem gemeinsamen Kristallträger durchgeführt und kann somit an handlichen Einheiten vorgenommen werden. Weiter wird der Streifen aus Halbleitermaterial mit Abstand zu den freien Enden der Zinken aufgebracht, und die Kontaktierungsdrähte werden mit diesem freien Ende verbunden. Die bekanntlich sehr dünnen Kontaktierungsdrähte werden somit bei der weiteren Handhabung vor dem Zerreißen geschützt. Die elektrische Trennung der einzelnen Elektroden wird erst nach der Montage des Systems auf der Grundplatte des Gehäuses durch Zerschneiden der Zinken durchgeführt, so daß auch die Verbindung mit den Gehäusedurchführungen mit einem noch recht hand-Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen und nach diesem Verfahren
hergestelltes Halbleiterbauelement

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,

München 2, Witteisbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Dr. Karl Siebertz, München-Obermenzing

liehen System durchgeführt werden kann und damit auch dieser Montagevorgang wesentlich vereinfacht wird.

Der kammförmige Träger besteht beim vorliegenden Verfahren aus einem Material, insbesondere einem Metall, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient dem des Halbleiterstreifens hinreichend angepaßt ist, wie z. B. Nickel, Wolfram oder einer der bekannten Eisen-Nickel-Kobalt-Legierungen. Auf die Zinken dieses Trägers wird der Halbleiterstreifen z. B. durch Auflöten oder Auflegieren aufgebracht. Der Halbleiterstreifen kann dabei aus einem Material eines Leitungstyps bestehen, also p-, n- oder i-Leitfähigkeit aufweisen. Er kann aber auch einen oder mehrere senkrecht zu seiner Schmalseite verlaufende Übergänge zwischen Zonen unterschiedlichen Leitungstyps und/oder unterschiedlicher Leitfähigkeit aufweisen. Weiter kann der Träger aus einem Material bestehen oder an der Stelle, an der der Halbleiterstreifen aufgebracht wird, mit einem Material überzogen sein, das beim Auflegieren des Halbleiterstreifens auf den Träger eine Dotierung, z. B. eine Überdotierung, oder eine Umdotierung der dem Träger benachbarten Teile des Halbleiterstreifens bewirkt.

Der Halbleiterstreifen ist mit Elektroden versehen, die in diesen vor dem Aufbringen auf den Träger nach oder unter Bildung eines pn-, pi-, ni-, pp⁺- und/oder nn⁺-Übergangs einlegiert wurden. Nach dem Aufbringen des Halbleiterstreifens werden Kontaktierungsdrähte mit den Elektroden und den vor dem Halbleiterstreifen liegenden freien Enden der Zinken des Trägers verbunden. Diese Kontaktierung kann z. B. mittels Thermokompression erfolgen.

509 658/383

Bei diesem Verfahren wird bekanntlich ein in einer Schneide auslaufender Stempel bei erhöhter Temperatur gegen die zu kontaktierende Stelle gedruckt. Bei dem vorliegenden Verfahren ist es unter Umständen zweckmäßig, den in einer Schneide auslaufenden Stempel so auszubilden, daß mehrere, insbesondere alle in Reihe liegenden Elektroden bzw. alle auf dem Träger befindlichen zu kontaktierenden Stellen gleichzeitig mit dem Kontaktierungsdraht verbunden werden können. Man kann also z. B. einen Stempel verwenden, dessen Schneide etwa dieselbe Länge wie der Halbleiterstreifen besitzt, so daß sie alle Elektroden bzw. alle zu kontaktierenden Stellen des Trägers gleichzeitig berührt.

Nach dem Kontaktiervorgang werden die einzelnen Zinken des Trägers durch einen Schnitt, der parallel zum Halbleiterstreifen verläuft, vom übrigen Teil des Trägers abgetrennt und der Halbleiterstreifen zwischen den Zinken zerteilt. Damit erhält man die kontaktierten Einzelsysteme. Die am Halbleiterkörper verbleibenden Teile des Trägers, also die einzelnen Zinken, können nun in gewünschter Weise zurechtgebogen und auf der Grundplatte des Gehäuses montiert werden. Nach dem Verbinden des Trägers mit den als Stromzuführungen dienenden Gehäusedurchführungen werden die einzelnen Elektroden durch Herausschneiden von Teilen des Trägers elektrisch voneinander getrennt. Weist dabei das Halbleitersystem auf der dem Träger gegenüberliegenden Seite nur eine Elektrode auf, wie dies z. B. bei einer Doide der Fall ist, so genügt es, ein Stück der Zinke zu entfernen, das zwischen Halbleiterkörper und der auf dem Träger befindlichen Kontaktierungsstelle liegt. Weist das einzelne Halbleitersystem jedoch auf der dem Träger gegenüberliegenden Seite mehrere nebeneinanderliegende Elektroden auf, so muß die Zinke durch zwischen den auf ihr liegenden Kontaktstellen verlaufende Schnitte in mehrere der Anzahl dieser Elektroden entsprechende Streifen aufgeteilt werden. Diese Aufteilung kann nach dem Kontaktier-Vorgang aber vor dem Abtrennen der Zinken vom übrigen Teil des Trägers, aber auch nach dem oben beschriebenen Verbinden mit den Gehäusedurchführungen erfolgen. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, gleich einen Träger zu verwenden, bei dem die vom Halbleiterstreifen nicht bedeckten freien Enden der Zinken in ihrer Längsrichtung zumindest teilweise in mehrere, der Anzahl dieser Elektroden entsprechende Streifen aufgeteilt sind.

Eine nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt im folgenden an Hand eines besonders günstigen Ausf üh rungsbeispiels.

Das Ausführungsbeispiel behandelt die Kontaktierung und den Einbau von Mesatransistoren. Derartige Transistoren weisen zwei dicht nebeneinanderliegende, nur einige Mikron voneinander entfernte Elektroden auf, die auf einer 2ls Mesa bezeichneten Aufwölbung des Halbleiterkörpers aufgebracht sind. Diese Aufwölbung ist auf der diesen zugewandten Seite mit einer dünnen, den entgegengesetzten Leitungstyp als der übrige Halbleiterkörper aufweisenden Diffusionsschicht versehen. In diese Diffusionsschicht ist die Emitterelektrode unter Bildung eines pn-Übergangs und die Basiselektrode unter Bildung eines sperrfreien Kontaktes einlegiert. Der diesen Elektroden gegenüberliegende Teil des Halbleiterkörpers ist mit dem Kollektoranschluß versehen.

In der Fig. 1 ist ein Teil des kammförmigen Trägers 1 dargestellt. Dieser Träger weist eine Dicke von einigen Zehntelmillimetern auf. Auf diesen wird der Halbleiterstreifen 2, z.B. aus Germanium, Silizium, Siliziumcarbid oder einer A^mB^v-Verbindung, so aufgebracht, daß er senkrecht zu den Zinken 27 bis 32 des Trägers verläuft und die vom Halbleiterstreifen nicht bedeckten Teile einer Zinke etwa gleich lang sind. Der Halbleiterstreifen weist außerdem eine der Anzahl der Zinken entsprechende Zahl von Mesas auf, die mit paarweise nebeneinanderliegenden Elektroden 3, 4 bis 13, 14, die die Emitter- und Basiselektroden bilden, versehen sind. Der Träger selbst bildet den Kollektoranschluß.

Außerdem wurde ein Träger verwendet, bei dem die freien, vor dem Halbleiterstreifen 2 liegenden Enden der Zinken wenigstens teilweise in ihrer Längsrichtung in jeweils zwei Streifen 36, 37; 46, 47 aufgeteilt sind. Nun werden, wie bereits ausgeführt, z. B. mittels Thermokompression, die Kontaktierungsdrähte 15 bis 26 mit den Elektroden und den freien Enden der Zinken des Trägers verbunden. Die Kontaktstellen auf den freien Enden der Zinken des Trägers sind in der F i g. 1 mit einem Kreuz bezeichnet. Auf jedem der mit 36 bis 47 bezeichneten Streifen liegt eine der jeweils gegenüberliegenden Elektrode zugeordnete Kontaktstelle.

Die freien Enden der Träger weisen bei diesem Ausführungsbeispiel eine besonders günstige Form auf, die aus der Seitenansicht der F i g. 2 deutlich wird. Die freien Enden der Zinken des Trägers sind auf der Seite, auf der der Halbleiterstreifen aufgebracht ist, mit einer Nase 34 versehen, die im vorliegenden Fall die Form einer Sicke hat. Durch diese Nase wird die Kontaktierung dieser Stelle des Trägers mit dem jeweiligen Draht vereinfacht. Es hat sich weiter gezeigt, daß es vorteilhaft ist, einen Träger zu verwenden, dessen Zinken zwischen den auf ihnen liegenden Kontaktierungsstellen und dem Halbleiterstreifen eine nach der dem Träger abgewandten Seite verlaufende Schleife 35 aufweisen. Bei der Formgebung des Trägers wird das Umbiegen des Trägers zur Schleife nach dem Aufteilen der freien Enden der Zinken des Trägers in die der Anzahl der auf der dein Träger gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers befindlichen Anzahl von Elektroden entsprechende Anzahl von Streifen so durchgeführt, daß auch die Schleife wenigstens teilweise in einzelne Streifen aufgeteilt ist. Durch einen Schnitt, der wenigstens einen der beiden im Ausführungsbeispiel mit 35' und 35" bezeichneten, senkrecht zum Träger verlaufenden Teile der Schleife durchtrennt, kann dann nach der Montage der einzelnen Systeme auf der Grundplatte eines Gehäuses die elektrische Trennung der einzelnen Elektroden auf sehr einfache Weise erfolgen. Falls die Schleife nicht vollständig in einzelne Streifen aufgeteilt ist, muß dieses Durchtrennen selbstverständlich an einer Stelle erfolgen, an der diese Aufteilung noch vorhanden ist, da jeder Streifen einen elektrischen Anschluß für eine Elektrode bildet. In der Fig. 2 ist auch eine Aufwölbung (Mesa) des Halbleiterstreifens sichtbar und mit 33 bezeichnet.

Nach dem Kontaktiervorgang werden die Zinken durch einen Schnitt, der senkrecht zu der in der F i g. 1 mit χ bezeichneten gestrichelten Linie verläuft, vom übrigen Teil des Trägers abgetrennt und durch Zerteilen der Halbleiterstreifen 2 zwischen

den Zinken die einzelnen kontaktierten Systeme gewonnen. Auf diese Weise lassen sich eine große Zahl, im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwanzig Systeme, gleichzeitig verarbeiten. Das einzelne, immer noch sehr handliche System wird nun, nachdem die Zinke in der gewünschten Weise zurechtgebogen wurde, auf der Grundplatte eines Gehäuses montiert und mit den als Stromzuführungen dienenden Gehäusedurchführungen verbunden.

In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines auf der Grundplatte 48 eines Gehäuses montierten Systems dargestellt. Die Zinke 49 ist so zurechtgebogen, daß sich nach dem Verbinden des den Kollektoranschluß bildenden Endes mit der Kollektordurchführung 50 die Schmalseite des Halbleiterkörpers 2' etwa parallel zur Grundplatte 48 erstreckt. Das andere Ende der Zinke ist, wie aus der Draufsicht der F i g. 4 deutlich wird, in zwei Streifen 36 und 37 aufgeteilt, von denen jeweils einer mit der Emitter- bzw. Basisdurchführung 51 und 60 verbunden wird. In dieser Figur ist auch zu erkennen, daß die Gehäusedurchführungen 60 und 51 an ihrem oberen Ende senkrecht zu ihrer Achse abgebogen sind und die Verbindung der Streifen 36 und 37 mit diesen Durchführungen an diesen mit 60' und 51' bezeichneten abgebogenen Teilen der Durchführungen vorgenommen wurde. Durch Abschneiden eines Teiles der Schleife 35, z. B. durch einen Schnitt, der die beiden mit 35' und 35" bezeichneten Teile durchtrennt, werden die einzelnen Elektroden elektrisch voneinander getrennt. Die Stelle, an der das Abschneiden der Schleife erfolgt, ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei dem die Schleife 35 bis zur Biegung 62 in zwei Streifen aufgeteilt ist, nicht kritisch. Nun kann nach einem der üblichen Verfahren eine Gehäusekappe vakuumdicht mit der Grundplatte 48 verbunden werden.

Claims

Patentansprüche: 40

1. Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen, insbesondere von Mesatransistoren, bei dem ein Streifen aus Halbleitermaterial, der mit mehreren, insbesondere paarweise nebeneinanderliegenden Elektroden versehen ist, auf die Zinken eines kammförmigen Trägers so aufgebracht wird, daß der Streifen senkrecht zu den Zinken des Trägers verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen im Abstand zu den freien Enden der Zinken aufgebracht wird, daß Kontaktierungsdrähte mit den Elektroden und den freien Enden der Zinken verbunden, dann die Zinken vom übrigen Teil des Trägers abgetrennt, der Halbleiterstreifen zwischen den Zinken zerteilt wird, diese einzelnen Halb-Ieitersysteme auf der Grundplatte eines Gehäuses montiert und dann durch Zerschneiden der Zinken die einzelnen Elektroden elektrisch voneinander getrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein kammförmiger Träger verwendet wird, bei dem die freien Enden der Zinken in ihrer Längsrichtung wenigstens teilweise in mehrere, der Anzahl der auf der vom Träger abgewandten Seite des Halbleiterkörpers befindlichen Elektroden des Halbleitersystems entsprechende Streifen aufgeteilt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Verbinden der Kontaktierungsdrähte mit den Elektroden und den freien Enden der Zinken, jedoch vor dem Abtrennen der Zinken vom übrigen Teil des Trägers diese freien Enden durch zwischen den auf ihr liegenden Kontaktstellen verlaufende Schnitte aufgetrennt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein kammförmiger Träger verwendet wird, bei dem die freien Enden der Zinken auf der Seite, auf der der Halbleiterstreifen aufgebracht wird, eine Nase aufweisen und die Kontaktierungsdrähte mit dieser Nase verbunden werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein kammförmiger Träger verwendet wird, dessen Zinken zwischen dem streifenförmigen Halbleiterkörper und den Verbindungsstellen zwischen Träger und Kontaktierungsdrähten eine nach der dem Streifen aus Halbleitermaterial abgewandten Seite des Trägers verlaufende Schleife aufweisen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungsdrähte mit den Elektroden und den freien Enden der Zinken des Trägers mittels Thermokompression verbunden werden.

7. Halbleiterbauelement, hergestellt gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die das Halbleitersystem tragende Zinke des Trägers so an der als Stromzuführung dienenden Durchführung durch die Grundplatte des Gehäuses angebracht ist, daß die Berührungsfläche zwischen Zinke und Halbleiterkörper parallel zur Achse der Durchführung und senkrecht zur Grundplatte des Gehäuses verläuft und daß die Elektrode bzw. die Elektroden des Halbleitersystems, die auf der dem Träger gegenüberliegenden Seite liegt bzw. liegen, über den Kontaktierungsdraht und einen Teil der Zinke mit der oder den anderen Gehäusedurchführungen verbunden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 095 951.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 658/383 3.65 ® Bundesdruckerei Berlin