DE1200102B - Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-bauelementes - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-bauelementes

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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
B 23 k
Deutsche KL: 49 h-26/01
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
1 200 102
S 64746 VI a/49 h
4. September 1959
2. September 1965
Gegenstand des Hauptpatents ist ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes auf der Basis eines Halbleiterkörpers aus Silizium oder Germanium oder aus einem ähnlichen Halbleiterwerkstoff, bei welchem mindestens an einer seiner zur Erzeugung dotierter Bereiche im Halbleiterkörper einlegierten Elektroden eine Träger- bzw. Versteifungsplatte aus Molybdän oder Wolfram anlegiert ist. Nach diesem Verfahren wird zur weiteren Verbindung dieses Halbleiterelementes an der freien Fläche dieser Versteifungsplatte mit einem weiteren Träger bzw. einem Teil des für den dichten Einschluß des Halbfeiterelementes bestimmten Gehäuses, wobei der Träger bzw. dieser Teil aus Eisen oder einem Metall der Eisengruppe besteht, durch Verlötung eine zwischen beide Teile eingelegte Schicht aus einem Lot verwendet, das zur Anpassung der Arbeitstemperatur sowie zur Erreichung der Legierfähigkeit und der reduzierenden Wirkung des Lotes unter Berücksichtigung der üblichen Herstellungstoleranzen aus 27% Kupfer, 7,5 % Nickel, Eisen oder Kobalt, 0,5% Silizium, Aluminium oder Cer, Rest 65% Silber besteht.
Gegenstand der Erfindung ist eine technisch vorteilhafte Weiterbildung des Gegenstandes des Hauptpatents eines solchen Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes, indem dieses Verfahren mit dem angegebenen Lot zur Verbindung einer an einem elektrischen Halbleiterbauelement anlegierten Versteifungsplatte aus einem Werkstoff, der in seinem thermischen Ausdehnungskoeffizienten demjenigen des Halbleiterkörpers möglichst nahekommt, mit einem weiteren Träger oder einem Gehäuseteil des Halbleiterbauelementes aus Kupfer oder einem Metall der Kupfergruppe angewendet wird.
Kupfer ist ebenfalls zur elektrischen Widerstandsverschweißung geeignet, so daß also mit einem solchen andere Gehäuseteile aus Kupfer verschweißt werden können. Kupfer ist außerdem mechanisch relativ leicht verformbar bzw. bearbeitbar. Schließlich weist Kupfer eine höhere Wärmeleitfähigkeit und eine höhere elektrische Leitfähigkeit auf als die Metalle der Eisengruppe, wodurch sich der Wärmeanfall im Stromweg und der Wärmewiderstand über den Gehäuseteil im Wärmeflußweg herabsetzen lassen. Die schnellere wirksame Abfuhr der an dem Halbleiterelement betriebsmäßig anfallenden Jouleschen Wärme läßt dessen elektrische Belastbarkeit steigern. Ferner läßt sich auf diese Weise die Empfindlichkeit des Halbleiterbauelementes gegen stoßweise auftretende elektrische Belastungen herabsetzen.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes
Zusatz zum Patent: 1 176 451
ίο Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Udo Lob, München
Bei der Versteifungsplatte des Halbleiterelementes hat sich ergeben, daß auch Tantal allein oder in einer Legierung mit Wolfram oder Molybdän benutzt werden kann. Teile aus Tantal weisen überdies den Vorzug auf, daß sie sich relativ leicht bearbeiten und formen lassen.
Zur guten Wärmeabfuhr der an einem Halbleiterkörper im Betrieb erzeugten Jouleschen Wärme aus diesem ist die Schaffung eines guten thermischen Kontaktes mit dem Systemträger, z. B. mit der Chassisplatte eines Funkempfängers, bekanntgeworden und die Befestigung des Halbleiterkörpers auf einer vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Platte durch Löten vorzunehmen.
Diese Lösung wurde jedoch als nachteilig angesehen, weil sich beim Löten Verunreinigungen auf dem Kristall niederschlagen, dadurch seine von einer sauberen Oberfläche abhängigen elektrischen Eigenschäften nachteilig beeinflußt werden können und sich Schwierigkeiten beim Reinigen der Halbleiteroberflächen durch Ätzen ergeben könnten, was die einwandfreie Abdeckung und den Schutz jener Trägerplatte gegen den Ätzmittelangriff bedingte, um keine schädlichen Metallionen in die Ätzflüssigkeit und auf die Oberfläche des Halbleiterkristalls gelangen zu lassen.
Zur Beseitigung solcher empfundenen Mängel wurde es daher weiterhin bekannt, an der einen Elektrode des Halbleiterbauelementes durch Löten einen vergoldeten Molybdänblock zu befestigen und erst diesen Molybdänkörper mechanisch mit dem
509 659/250
wärmeleitenden, ζ. Β. aus Kupfer bestehenden Träger dadurch in Verbindung zu bringen, daß beide derart einander an ihrer Mantelfläche angepaßt sind und auf eine derart abweichende Temperatur gebracht werden, daß der die höhere Temperatur dabei aufweisende Teil den anderen mindestens teilweise umgibt und bei eintretendem Temperaturgleichgewicht auf diesen aufschrumpft.
Hierbei wird also der eine Teil durch den anderen unter eine mechanische Druckspannung gesetzt, was für den mit dem Halbleiterelement verbundenen Träger eine derart stabile Bemessung bedingt, daß die bei dem Schrumpfprozeß auf den Trägerkörper ausgeübte bzw. an ihm erzeugte mechanische Druckspannung nicht auf den Halbleiterkörper in nachteiliger Weise übertragen werden kann. Das bedeutet zugleich die Einschaltung eines entsprechenden Wärmewiderstandes in den Wärmeweg zwischen dem Halbleiterkörper und einer benutzten Wärmesenke.
Beim Gegenstand der Erfindung wird nur eine Platte in Verbindung mit dem Halbleiterkörper benutzt aus einem Werkstoff von demjenigen des Halbleiterkörpers möglichst gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, die dann mit einem weiteren Träger aus einem Werkstoff der Kupfergruppe verlötet werden soll, also eine gegenseitige Verbindung über aneinanderhaftende Flächen ohne gegenseitigen Anpreßdruck geschaffen ist.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes auf der Basis eines Halbleiterkörpers aus Silizium oder Germanium oder aus einem ähnlichen Halbleiterwerkstoff, bei welchem mindestens an einer seiner zur Erzeugung dotierter Bereiche im Halbleiterkörper einlegierten Elektroden eine Träger- bzw. Versteifungsplatte aus Molybdän oder Wolfram anlegiert ist und zur weiteren Verbindung dieses Halbleiterelementes an der freien Fläche dieser Versteifungsplatte mit einem weiteren Träger bzw. einem Teil des für den dichten Einschluß des Halbleiterelementes bestimmten Gehäuses, wor bei der Träger bzw. dieser Teil aus Eisen oder einem Metall der Eisengruppe besteht, durch Verlötung eine zwischen beide Teile eingelegte Schicht aus einem Lot verwendet wird, das zur Anpassung der Arbeitstemperatur sowie zur Erreichung der Legierfähigkeit und der reduzierenden Wirkung des Lotes unter Berücksichtigung der üblichen Herstellungstoleranzen aus 27% Kupfer, 7,5 % Nickel, Eisen oder Kobalt, 0,5% Silizium, Aluminium oder Cer, Rest 65% Silber besteht, nach Patent 1176451, dadurch gekennzeichnet, daß die an das Halbleiterelement anlegierte Träger- bzw. Versteifungsplatte durch das Lot mit dem nunmehr aus einem Werkstoff der Kupfergruppe bestehenden weiteren Trägerkörper bzw. Gehäuseteil des Halbleiterbauelementes, vorzugsweise einer aus Kupfer bestehenden Grundplatte, verlötet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der mechanischen Verbindung zwischen dem Halbleiterkörper und dem weiteren Träger eine am Halbleiterkörper anlegierte Platte, die nunmehr aus Tantal oder aus einer Legierung desselben mit Molybdän bzw. Wolfram besteht, mit dem anderen Körper aus dem Werkstoff der Kupfergruppe verlötet wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 925 987;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 035 782.
509 659/250 8.65 © Bundesdruckerei Berlin
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