DE1248166B - Mehrfachlegierform zum Herstellen von Halbleiterbauelementen mit einem oder mehreren auflegierten Kontakten - Google Patents

Description

BUNDESKEPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIl

Deutsche Kl.: 21 g -11/02

Nummer: 1 248 166

Aktenzeichen: N 25267 VIII c/21 g

Anmeldetag: 17. Juli 1964

Auslegetag: 24. August 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrfachlegierform zum gleichzeitigen Auflegieren von Kontakten auf mehrere Halbleiterkörper, in der mehrere Aufnahmeräume für je einen Halbleiterkörper ausgespart und in diese Räume mündende Bohrungen für das aufzulegierende Kontaktmaterial angeordnet sind. Solche Legierformen können bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, wie Transistoren und Dioden, mit einem oder mehreren auflegierten Kontakten Verwendung finden. Zum Auflegieren eines derartigen Kontaktes auf einen Halbleiterkörper wird im allgemeinen ein Kügelchen oder Körnchen des aufzulegierenden Kontaktmaterials auf dem Halbleiterkörper angeordnet und das Ganze auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Halbleitermaterial und oberhalb der eutektischen Temperatur von Kontakt- und Halbleitermaterial erhitzt. Dabei bildet sich eine Legierungsschmelze, indem sich ein Teil des darunterliegenden Halbleitermaterials löst, so daß die Schmelze bis zu einer gewissen Tiefe in den Halbleiterkörper eindringt.

Für das herzustellende Halbleiterbauelement ist es bekanntlich im allgemeinen wichtig, daß das Kontaktmaterial genau auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers lokalisiert wird und die Legierungsschmelze einen bestimmten Flächenteil des Halbleiterkörpers beansprucht und eine bestimmte Eindringtiefe hat. Zu diesem Zweck kann eine Legierform Verwendung finden, in der ein Aufnahmeraum für den Halbleiterkörper ausgespart ist und eine oder mehrere in diesen Raum mündende Bohrungen für das aufzulegierende Kontaktmaterial angeordnet sind.

Bei der Massenherstellung von Halbleiterbauelementen mit legierten Kontakten finden häufig sogenannte Mehrfachlegierformen Verwendung, d. h. Legierformen zum Herstellen mehrerer Halbleiterbauelemente durch gleichzeitiges Auflegieren von Kontakten auf mehrere Halbleiterkörper, und die Erfindung bezieht sich auf eine derartige Mehrfachlegierform.

Der Aufnahmeraum für jeden Halbleiterkörper in einer solchen Form muß so bemessen sein, daß der Halbleiterkörper genau in ihn paßt, und die Bohrung muß so angebracht und bemessen sein, daß die geschmolzene Legierung an einer genau bestimmten Stelle auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers gebildet wird, wobei die Wände der Bohrung in der Form verhindern müssen, daß die Schmelze über diese Wände hinaus über die Halbleiteroberfläche ausfließt. Zu diesem Zweck muß auch dafür gesorgt werden, daß rings um die Bohrung die Wand des Aufnahmeraumes für den Halbleiterkörper an die .Mehrfachlegierform zum Herstellen von
Halbleiterbauelementen mit einem oder
mehreren auflegierten Kontakten

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. E. Walther, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:
Raymond Coulon,
Herouville-St.-Clair (Frankreich)

Oberfläche des Halbleiterkörpers möglichst gut anschließt, damit die Schmelze nicht zwischen diese Wand und den Halbleiterkörper fließen kann.

Bei der üblichen Verwendung von Halbleiterkörpern in Form dünner Scheiben mit einheitlichen Abmessungen, bei denen Legierungskontakte auf einer oder beiden der ebenen Seiten angebracht werden müssen, müssen die Begrenzungsflächen der Aufnahmeräume möglichst eben sein. Die Seitenwände der Aufnahmeräume müssen weiter derartig sein, daß eine seitliche Verschiebung der Halbleiterscheiben verhindert wird.

Gemäß einer bekannten Bauart ist eine derartige Mehrfachlegierform aus zwei Teilen zusammengesetzt, deren ebene Seiten einander zugekehrt sind, wobei in der ebenen Seite zumindest eines dieser Teile Aussparungen für die Halbleiterkörper angebracht sind und in jede dieser Aussparungen eine oder mehrere Bohrungen für das aufzulegierende Kontaktmaterial münden.

Eine Schwierigkeit dabei ist, einer solchen Aussparung, die verhältnismäßig kleine Abmessungen haben kann, genau die erforderliche Tiefe und einen genau ebenen Boden zu geben. Zu diesem Zweck sind schwierige mechanische Bearbeitungen erforderlich, die die Herstellung einer solchen Form teuer machen.

Diese Nachteile gelten auch für eine weitere bekannte dreiteilige Legierform, die nur die Behand-

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lung eines Halbleiterkörpers zur Zeit gestattet. Bei legieren von Kontakten auf nur eine Seite der HaIb-

dieser Form liegt der Halbleiterkörper in einer Aus- leiterkörper Anwendung finden.

sparung des mittleren Formteiles, durch den äußere Die Erfindung wird nachstehend an Hand der

Formteile so geführt werden, daß Bohrungen für das Zeichnung näher erläutert.

aufzulegierende Kontaktmaterial in diesen Formteilen 5 F i g. 1 ist eine Seitenansicht eines mit zwei auf-

über dem Halbleiterkörper münden. legierten Kontakten versehenen Halbleiterkörpers;

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine F i g. 2 zeigt in senkrechtem Schnitt einen Teil

Mehrfachlegierform zu schaffen, die die genannten einer zweiteiligen Mehrfachlegierform bekannter

Nachteile nicht aufweist. Bauart;

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch io F i g. 3 ist ein senkrechter Schnitt durch eine dreieine Legierform zum gleichzeitigen Auflegieren von teilige Legierform gemäß der Erfindung, wobei Kontakten auf mehrere Halbleiterkörper, in der meh- F i g. 3 a eine Einzelheit zeigt;
rere Aufnahmeräume für einen Halbleiterkörper aus- Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die in Fig. 3a dargespart und in diese Räume mündende Bohrungen gestellte Einzelheit, wobei der obere Teil der Form für das aufzulegierende Kontaktmaterial vorgesehen 15 teilweise entfernt ist;

sind, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Form Fig. 5 und 6 sind eine Draufsicht auf bzw. ein

drei Körper umfaßt, und zwar zwei Körper, deren senkrechter Schnitt durch den mittleren Teil der

einander zugekehrte ebene Seiten mit der gleichen Form nach Fig. 3;

Zahl vorspringender Teile mit in einer Ebene liegen- F i g. 7 und 8 sind ein senkrechter Schnitt bzw.

den Anlageflächen für die Ober- und Unterseite der 20 eine Untenansicht des oberen Teiles der Form nach

Halbleiterkörper versehen sind, sowie einen zwischen F i g. 3.

den genannten Körpern liegenden plattenförmigen In Fig. 1 ist ein Halbleiterkörper 1, der z.B. aus Körper mit durchgehenden Öffnungen, in die die η-leitendem Germanium besteht, an der Oberseite vorspringenden Teile passen und deren Wände die mit einem auflegierten Kontakt 2 und an der Unter-Seitenwände der Aufriahmeräume für die Halbleiter- 25 seite mit einem etwas größeren auflegierten Kontakt 3 körper bilden. versehen. Die Kontakte 2 und 3 sind z. B. durch'

Durch die Verwendung vorspringender Teile zum Auflegieren von Indiumkügelchen bei 550° C her-Begrenzen der Ober- und Unterseite der Aufnahme- gestellt, wodurch gleichrichtende Übergänge mit dem räume sind die Anlageflächen leichter zu bearbeiten η-leitenden Germanium gebildet sind. Der Körper 1 und zu polieren, wodurch eine genaue Passung mit 30 mit den Kontakten 2 und 3 kann als Transistor Verden ebenen Seiten der Halbleiterkörper möglich ist. wendung finden, wobei der Kontakt 2 die Emitter-Die Öffnungen im dazwischenliegenden Körper kön- elektrode und der Kontakt 3 die Kollektorelektrode nen leicht mit sehr engen Toleranzen hergestellt wer- bildet. Für die Massenherstellung von Transistoren den. Dadurch, daß die Anlageflächen der vorsprin- ist es wichtig, daß die Kontakte koaxial zueinander genden Teile in einer Ebene liegen, ist es möglich, 35 liegen und daß die von jedem Kontakt eingenommene jeden dieser beiden Körper aus einer Platte mit einer Fläche des Halbleiterkörpers eine bestimmte Größe völlig ebenen Seite herzustellen und die Anlageflächen hat.

auf einfache Weise in einem einzigen Arbeitsgang zu F i g. 2 zeigt einen Teil einer Mehrfachlegierform

polieren. bekannter Bauart, mit der ein Halbleiterkörper mit

Insbesondere um eine genaue Passung der vor- 4° Legierungskontakten versehen werden kann, wie dies

stehenden Teile und der Halbleiterkörper in die Öff- in Fig. 1 dargestellt ist. Die Form besteht z. B. aus

nungen zu gewährleisten, sind die vorstehenden Teile Graphit. Diese Form hat zwei Teile, einen Grund-

und die Öffnungen vorzugsweise zylindrisch ausgebil- körper 10 und einen Deckel 11, zwischen denen sich

det, wodurch bei der Herstellung der Legierform ver- als Aufnahmeräume für die Halbleiterkörper die-

hältnismäßig einfache, mechanische Bearbeitungen 45 nende Aussparungen 13 befinden, die je einen HaIb-

Anwendung finden können. In diese Legierform las- leiterkörper 1 enthalten können. Die Grundkörper

sen sich sowohl zylindrische als auch quadratische 10 und 11 enthalten zueinander koaxiale Bohrun-

Halbleiterplatten genau einpassen. gen 3' bzw. 2', die in die Aussparungen 13 münden

Dadurch, daß die Legierform gemäß der Erfin- und zum Anbringen des aufzulegierenden Kontaktdung genau anschließende Paßflächen beiderseits der 5° materials zum Herstellen der Kontakte 3 bzw. 2 diezu behandelnden Halbleiterkörper hat, eignet sie nen (s. Fig. 1). Man kann z. B. zunächst das Matesich insbesondere zur Verwendung beim Auflegieren rial für den Kontakt 2 und nach Umkehren der von Kontakten auf zwei einander gegenüberliegenden Form das Material für den Kontakt 3 auflegieren, Seiten jedes Halbleiterkörpers, wie dies z. B. beim wobei das Kontaktmaterial in Form von Kügelchen Herstellen sogenannter Legierungstransistoren mit 55 in den Öffnungen 2'bzw. 3'angebracht wird,
beiderseits des Halbleiterkörpers auflegiertem Emit- Eine derartige bekannte Form, wie sie in F i g. 2 ter- und Kollektorkontakt Anwendung findet. Bei dargestellt ist, ist schwer mit der erforderlichen hohen solchen Legierungstransistoren werden die elektri- Genauigkeit herstellbar. Es ist z. B. schwierig, mit sehen Eigenschaften unter anderem durch die Ein- mechanischen Mitteln den Vertiefungen im Körper dringtiefe der Schmelze jedes Kontaktes, die Abmes- 60 10, die häufig sehr kleine Abmessungen haben müssungen jedes Kontaktes und eine genaue koaxiale sen, genau die erforderliche Gestalt und insbesondere Lage der einander gegenüberliegenden Kontakte be- einen genau eben polierten Boden als Paßfläche für stimmt. Zu diesem Zweck können in den vorsprin- die Unterseite des Halbleiterkörpers 1 zu geben. Im genden Teilen beiderseits der Aufnahmeräume für allgemeinen weist eine solche Bodenfläche Unregeldie Halbleiterkörper; Bohrungen für das aufzulegie- 65 mäßigkeiten auf, so daß sich eine schlechte Passung rende Kontaktmaterial angebracht sein. Die Erfin- zwischen dieser Fläche und der Unterseite des Halbdung ist jedoch nicht auf eine solche Form be- leiterkörpers ergibt, wodurch beim Legierverfahren schränkt, sondern kann auch mit Vorteil zum Auf- die geschmolzene Legierung zwischen der Form und

dem Halbleiterkörper außerhalb der Bohrung 3' ausfließen kann und damit bei Verwendung der Form für die Massenherstellung von Halbleitervorrichtungen eine weniger gute Reproduzierbarkeit und viel Ausschuß auftreten können.

Die in F i g. 3 dargestellte Legierform enthält drei Körper, und zwar einen Grundkörper 10, einen oberen Körper oder Deckel 11 und einen dazwischenliegenden plattenförmigen Körper oder ein Gitter 12. Sie können auf bekannte Weise aus Graphit oder einem anderen feuerfesten Material bestehen, das vom geschmolzenen Kontaktmaterial nicht benetzt wird. Die Oberseite des Körpers 10 und die Unterseite des Deckels 11 weisen vorspringende Teile 6 bzw. 7 zylindrischer Gestalt auf, die, wenn die Form zusammengesetzt ist, einander gegenüberliegen (s. für den Deckel 11 auch die F i g. 7 und 8). In der Achse der vorspringenden Teile 6 und 7 sind Bohrungen 3' bzw. 2' angebracht, die zum Anbringen des aufzulegierenden Kontaktmaterials dienen. Zylindrische Halbleiterkörper 1 sind zwischen den Stirnflächen der vorspringenden Teile 6 und 7 festgeklemmt. Weiter passen die vorspringenden Teile 6 und 7 in zylindrische Löcher oder Bohrungen 8 im Gitter 12 (s. auch die F i g. 5 und 6). Der zylindrische Umfang ■ der Halbleiterkörper 1 ist in enger Berührung mit der Wand der Bohrungen 8 des Gitters 12 und die ebenen Ober- und Unterseiten der Halbleiterkörper 1 in enger Berührung mit den Stirnflächen der vorspringenden Teile 6 und 7 der Körper 10 bzw. 11 (s. auch die F i g. 3 a und 4).

Die vorspringenden Teile 6 und 7 können auf an sich bekannte Weise durch Ausfräsen und gegebenenfalls Drehen mit geeigneten Werkzeugen erzeugt sein. Die ursprüngliche Oberfläche der Körper 10 und 11 kann dabei sehr leicht eben geschliffen und poliert worden sein, so daß die am Ende erhaltenen Stirnflächen der Teile 6 bzw. 7 fluchten und sich genau an die unteren bzw. oberen Flächen der Halbleiterkörper 1 anschließen und beim Legierverfahren ein Ausfließen der Schmelze zwischen die Stirnflächen der Halbleiterkörper verhindert wird. Auch die Bohrungen 3', 2' und 8 können mit geeignetem Werkzeug sehr genau hergestellt werden. Die Bohrungen 2' und 3' können nach dem Zusammenbau der Formteile angebracht sein, damit sie in einander gegenüberliegenden Vorsprüngen genau koaxial zueinander liegen.

Beim Zusammenbau der Form kann zunächst das Gitter 12 am Grundkörper 10 befestigt werden, z.B. mit Hilfe nicht dargestellter Bolzen. Das erhaltene Ganze sieht jetzt in seiner Gestalt dem Grundkörper 10 der bekannten, in F i g. 2 dargestellten Legierform ähnlich. Die Halbleiterkörper 1 können jetzt in den Bohrungen 8 des Gitters 12 auf den Stirnflächen der vorstehenden Teile 6 angebracht werden. Der Grundkörper 10 und der Deckel 11 sind weiter mit Paßflächen 20 bzw. 21 versehen, die so angebracht sind, daß beim Auflegen des Deckels die Stirnflächen der vorspringenden Teile 7 sich genau an die obere Fläche der Halbleiterkörper 1 anlegen. Die Befestigung des Deckels 11 am Boden 10 kann mit Hilfe nicht dargestellter Bolzen erfolgen.

Dadurch, daß die Teile der Form eine Gestalt und Abmessungen haben, die auf mechanischem Wege mit hoher Genauigkeit herstellbar sind, wobei z.B. die erwünschten Abmessungen der Aufnahmeröhre für die Halbleiterkörper bis auf wenige Mikrometer genau erzielbar sind, bedeutet die Verwendung der Form nach der Erfindung bei der Massenherstellung von Halbleitervorrichtungen eine Verringerung des Ausschusses. Weiter kann die Form nach der Erfindung so gebaut sein, daß sogar auf sehr kleine Halbleiterkörper sehr kleine Kontakte reproduzierbar auflegiert werden können. Es wurde z. B. eine dreiteilige Form vom in F i g. 3 dargestellten Typ hergestellt, bei der die Körper 10 und 11 aus einer Graphitplatte mit einer Dicke von 7 mm und das Gitter 12 aus ejner Graphitplatte von 1,5 mm hergestellt wurden und die eine Länge von 50 mm und eine Breite von 28 mm hat und 128 Aufnahmeräume für Halbleiterkörper enthält. Es sei noch bemerkt, daß die Form auch für Halbleiterkörper mit z. B. rechteckiger oder quadratischer Gestalt Verwendung finden kann, wobei der Durchmesser der Bohrungen 8 nach den Flächendiagonalen dieser Körper berechnet ist.

Für die Herstellung der Form können übliche mechanische Bearbeitungen mit Hilfe von Präzisionswerkzeugen, Bohrmaschinen und Flachschleifmaschi- nen Anwendung finden.

Selbstverständlich kann die an Hand der Fig. 8 im Rahmen der Erfindung beschriebene Ausführungsform in ihren baulichen Einzelheiten abgewandelt werden, um sie z. B. Halbleiterkörpern anderer Geometrie anzupassen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mehrfachlegierform zum gleichzeitigen Auflegieren von Kontakten auf mehrere Halbleiterkörper, in der mehrere Aufnahmeräume für einen Halbleiterkörper ausgespart und in diese Räume mündende Bohrungen für das aufzulegierende Kontaktmaterial vorgesehen sind, dadurchgekennzeichnet, daß die Form drei Körper (10,11,12) umfaßt, und zwar zwei Körper (10, 11), deren einander zugekehrte ebene Seiten mit der gleichen Zahl vorspringender Teile (6, 7) mit in einer Ebene liegenden Anlageflächen für die Ober- und Unterseite der Halbleiterkörper (1) versehen sind, sowie einen zwischen den genannten Körpern (10,11) liegenden plattenförmigen Körper (12) mit durchgehenden öffnungen (8), in die die vorspringenden Teile (6, 7) passen und deren Wände die Seitenwände der Aufnahmeräume für die Halbleiterkörper (1) bilden.

2. Legierform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorspringenden Teile und die im plattenförmigen Körper angebrachten Öffnungen zylindrisch sind.

3. Legierform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den vorspringenden Teilen beiderseits der Aufnahmeräume für die Halbleiterkörper Bohrungen zum Anbringen des aufzulegierenden Kontaktmaterials angebracht sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 072 751.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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