DE1246887B - Verfahren zum Verbinden der zu kontaktierenden Stelle einer Elektrode einer Halbleiteranordnung mit einem Anschlussteil - Google Patents

Verfahren zum Verbinden der zu kontaktierenden Stelle einer Elektrode einer Halbleiteranordnung mit einem Anschlussteil

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Description

DEUTSCHES PATENTAMT
DeutscheKl.: 21g-11/02
AUSLEGESCHRIFT
Nummer: 1 246 887
Aktenzeichen: S 71283 VIII c/21 g
j[ 246 887 Anmeldetag: 16.November 1960
Auslegetag: 10. August 1967
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden der zu kontaktierenden Stelle einer flach ausgebildeten Elektrode einer Halbleiteranordnung mit einem gegenüber der zu kontaktierenden Stelle großflächigen Anschlußteil.
Bei den in der Halbleitertechnik üblichen kleinen geometrischen Abmessungen der Bauelemente ist häufig das Problem zu lösen, eine eine kleine Abmessung aufweisende Stelle mit einem gegenüber der zu kontaktierenden Stelle großflächigen Anschlußteil zu versehen. Ein bekanntes Verfahren sieht zu diesem Zweck ein mit einem aus weicherem Material bestehenden Überzug versehenes Anschlußstück vor, das unter Druck mit der Kontaktstelle verbunden wird. Bei einem anderen bekannten Verfahren wird eine durch Diffusion dotierte Zone eines Halbleiterkristalls unter Verwendung eines Kontaktgliedes mit einem Anschlußstück verbunden. Das Kontaktglied übernimmt dabei offensichtlich die Rolle eines Zuleitungsdrahtes.
Demgegenüber wird bei dem Verfahren nach der Erfindung zwischen der zu kontaktierenden Stelle und dem Anschlußteil ein Körper aus weichem Material von etwa kugelförmiger Gestalt angeordnet und durch Anwendung eines Druckes, der so groß ist, daß er zur plastischen Verformung des Körpers führt, die zu kontaktierende Stelle mit dem Anschlußteil mechanisch und elektrisch fest verbunden. Hierdurch wird gegenüber den bekannten Verfahren der Vorteil erzielt, daß das Anschlußstück aus einem etwa kugelförmigen Zwischenkörper die zu kontaktierenden Stellen zunächst nur punktartig berührt und sich deshalb die für die Kontaktierung aufgewandte Gesamtkraft in einem wesentlich höheren Kontaktdruck an den Verbindungsstellen äußert. Ferner ist ein kugelförmiger Zwischenkörper unter wesentlich geringerem technischem Aufwand als ein mit einem Überzug versehenes Anschlußstück, insbesondere in Form eines Kontaktierungsdrahtes, herstellbar. Dennoch läßt sich die für die Lokalisierung wichtige Maßhaltigkeit der Gestalt des Zwischenkörpers mit ausreichender Genauigkeit einhalten. Schließlich gestattet der gemäß dem vorliegenden Verfahren zu verwendende Zwischenkörper eine wesentlich bessere Lokalisierung und Beschränkung des Kontaktes auf die hierfür vorgesehene Stelle, als dies beim Bekannten möglich ist, was insbesondere für die Kontaktierung der bei Halbleiteranordnungen häufig anzuwendenden extrem kleinflächigen Elektroden von großer Wichtigkeit ist.
Das vorliegende Verfahren kann unter anderem bei der Kontaktierung von Dioden und Transistoren, Verfahren zum Verbinden der zu kontaktierenden Stelle einer Elektrode einer Halbleiteranordnung mit einem Anschlußteil
Anmelder:
Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, München 2, Wittelsbacherplatz 2
Als Erfinder benannt:
Dr. Karl Siebertz, München-Obermenzing
insbesondere von Mesa-Transistoren, aber auch zur Verdrahtung von Festkörperschaltungskreisen, bei denen die aktiven und passiven Elemente einer Schaltung in einem vorzugsweise aus Halbleitermaterial bestehenden Trägerkörper verankert sind, angewendet werden.
Bei der Durchführung des vorliegenden Verfahrens werden z. B. die Körper vor dem Verpressen mit dem Anschlußteil oder auch der zu kontaktierenden Stelle provisorisch, z. B. durch Löten, Anlegieren oder eine schwache Verformung, verbunden. Es können aber auch andere Mittel vorgesehen sein, durch die der Körper vor dem Verpressen in der gewünschten Position gehalten wird.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird im folgenden an Hand einiger besonders günstiger, in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.
In Fig. 1 ist ein Trägerkörper dargestellt, der aus Silizium bestehen kann und aktive und passive Elemente einer Schaltung enthält, also einen Festkörperschaltkreis darstellt. Mit den Punkten 19 und 20 sind zwei außerhalb des Trägerkörpers miteinander zu verbindende Stellen dieser Schaltung bezeichnet. Zur Verbindung dieser Stellen werden gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die zu kontaktierenden Stellen 19 und 20 mit Mulden, die etwa kreisförmigen Querschnitt aufweisen, versehen. Dies kann auf mechanischem oder auf chemischem Weg, also z. B. durch Ätzen, geschehen. In diesen Mulden werden Körper 4 und 9, die aus einem plastisch verformbaren, den elektrischen Strom gut leitenden Material
709 620/410

Claims (5)

bestehen und deren Durchmesser größer als der der Mulden ist, eingelegt. Die Körper haben Kugelgestalt und bestehen aus Gold. Auf der Platte 2 sind mit den bei gedruckten Schaltungen üblichen Verfahren die Metallbahnen für die Verdrahtung der Schaltung aufgebracht. Eine dieser Metallbahnen, die die Stellen 19 und 20 des Festkörperschaltkreises verbindet, ist in Fig. 1 dargestellt und mit 8 bezeichnet. Die Platte 2 besteht aus einem geeigneten Kunststoff oder auch aus Keramik oder Glas. Die zwischen den Stellen 21 und 22 verlaufende Metallbahn, die beliebig breit ausgebildet sein kann, ist ebenfalls auf mechanischem oder chemischem Weg mit Mulden versehen. Die mit Mulden versehenen Stellen der Platte 2 werden auf die freien Oberflächen der Kugeln 4 und 9 aufgebracht, und dann werden die Platten 1 und 2 gegeneinandergedrückt. Durch diesen Druck werden die Kugeln plastisch verformt, wie dies in F i g. 2 für die Kugel 4 vergrößert dargestellt ist, so daß eine Kaltverschweißung zwischen den zu kontaktierenden Stellen und der Kugel sowie der einen Teil der Verdrahtung der Schaltung bildenden Metallbahn 8 eintritt. Dadurch werden die zu kontaktierenden Stellen mit der Metallbahn mechanisch und elektrisch fest verbunden. In dem obigen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die zu verbindenden Teile mit flachen Mulden versehen sind, um die verbindenden, plastisch verformbaren Kugeln in der richtigen Position zu halten. Es kann jedoch auch auf einer Seite der Verbindung auf die Mulde verzichtet werden. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Mulde auch auf beiden Seiten wegfallen, wenn durch andere Mittel dafür gesorgt ist, daß die Kugeln vor dem Verpressen in der gewünschten Position gehalten werden. Das kann z. B., wie in Fig. 3 dargestellt, durch eine zwischengelegte Glimmerfolie 23 mit Löchern geschehen, welche die Kugeln zur Führung aufnehmen. Gegebenenfalls können auch andere Folien oder Streifen mit Aussparungen vorgesehen sein, die entweder nach vollzogener Verbindung an dem Bauteil verbleiben oder nachträglich entfernt werden. Das vorliegende Verfahren ist aber auch dann mit Vorteil anwendbar, wenn die Platte 2 ebenfalls aus einem Halbleiterkörper besteht, auf den Metallbahnen für die Verdrahtung z. B. aufgedampft sind und der außerdem aktive und passive Schaltelemente enthält. Es können mit dem vorliegenden Verfahren auch Elektroden von aktiven oder passiven Elementen des durch die Plattel gebildeten Festkörperkreises mit Elektroden von aktiven oder passiven Elementen des durch die Platte 2 gebildeten Festkörperkreises direkt über einen Körper aus plastisch verformbarem Metall, das elektrisch gut leitend ist, verbunden werden. In F i g. 4 ist ein Mesa-Transistor dargestellt. Der z. B. aus Silizium bestehende Halbleiterkörper 10 ist auf seiner Unterseite mit einem Kollektoranschluß 14 versehen und auf seiner Oberseite mit einer durch Diffusion hergestellten Basisschicht 11, in die die Basiselektrode 16 sperrfrei und die Emitterelektrode 15 unter Bildung eines pn-Überganges einlegiert sind. Die anzubringenden Kontaktbahnen 12 und 13 sind gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit Mulden 24 und 25 versehen, in die Körper 17 und 18 kugelförmiger Gestalt eingelegt werden. Diese Kugeln ruhen vor der Verbindung auf den Elek- troden des Transistors und werden durch Anwendung von Druck elektrisch und mechanisch fest mit den Emitter- und Basiselektroden 15 und 16 verbunden. Bei der Kleinheit der Elektroden, insbesondere bei Mesa-Transistoren, wird es unter Umständen schwierig, Mulden an den Kontaktbahnen vorzusehen. In diesem Fall wird man zu den obenerwähnten Mitteln greifen, die Kugeln auf andere Weise in Position zu halten und sie dementsprechend zwischen flachen Elektroden- und Kontaktbahnteilen zur einwandfreien Verbindung zu verformen. Gegebenenfalls kann man sie schon vorweg an einem Teil, z. B. der Kontaktbahn, durch Löten, Anlegieren oder schwache Verformung provisorisch anheften und mit diesem Teil dann die endgültige Verbindung ausführen. Beim vorliegenden Verfahren werden Körper als Zwischenelemente verwendet, die je nach der gewünschten Größe z. B. durch Austropfen eines flüs- ao sigen Metalls, wie z. B. Gold, aus einer Düse oder durch Zerstäubung des flüssigen Materials mittels einer Düse hergestellt werden. Ein besonders kleiner Durchmesser für die Körper kann dadurch erzielt werden, daß zwischen der Düse und dem Außenraum bzw. dem Auffangbehälter für die Körper eine Hochspannung angelegt wird. Durch das elektrische Feld wird die Oberflächenspannung des zerstäubten Materials herabgesetzt, wodurch eine Verkleinerung des Radius der Körper erzielt wird. Patentansprüche:
1. Verfahren zum Verbinden der zu kontaktierenden Stelle einer flach ausgebildeten Elektrode einer Halbleiteranordnung mit einem gegenüber der zu kontaktierenden Stelle großflächigen Anschluß teil, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zu kontaktierenden Stelle und dem Anschlußteil ein Körper aus weichem Material von etwa kugelförmiger Gestalt angeordnet und durch Anwendung eines Druckes, der so groß ist, daß er zur plastischen Verformung des Körpers führt, die zu kontaktierende Stelle mit dem Anschlußteil mechanisch und elektrisch fest verbunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen werden, durch die der Körper vor dem Verpressen in der gewünschten Position gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer Aussparung, die den Körper zur Führung aufnimmt, versehenes Teil zwischen dem Anschlußteil und der zu kontaktierenden Stelle angeordnet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu kontaktierende Stelle und/oder das Anschlußteil auf mechanischem und/oder chemischem Weg mit einer Mulde, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Körpers ist, versehen und der Körper in diese Mulde eingelegt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper
ft.- aus weichem Material zwischen den zu kontaktierenden Stellen eines aktive und passive Schaltelemente enthaltenden Festkörperkreises und einer Platte, die mit die Anschlußteile bildenden
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