DE1414540B2 - Halbleiteranordnung - Google Patents

Halbleiteranordnung

Info

Publication number
DE1414540B2
DE1414540B2 DE19591414540 DE1414540A DE1414540B2 DE 1414540 B2 DE1414540 B2 DE 1414540B2 DE 19591414540 DE19591414540 DE 19591414540 DE 1414540 A DE1414540 A DE 1414540A DE 1414540 B2 DE1414540 B2 DE 1414540B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor
auxiliary plate
carrier
solder
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19591414540
Other languages
English (en)
Other versions
DE1414540C (de
DE1414540A1 (de
Inventor
William B. Greensburg Pa. Green (V.St.A.)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of DE1414540A1 publication Critical patent/DE1414540A1/de
Publication of DE1414540B2 publication Critical patent/DE1414540B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1414540C publication Critical patent/DE1414540C/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H01L25/167—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits comprising optoelectronic devices, e.g. LED, photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/29111—Tin [Sn] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/29124—Aluminium [Al] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/75264—Means for applying energy, e.g. heating means by induction heating, i.e. coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/831—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus
    • H01L2224/83101—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus as prepeg comprising a layer connector, e.g. provided in an insulating plate member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/83801—Soldering or alloying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01015—Phosphorus [P]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01018—Argon [Ar]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01019—Potassium [K]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01023—Vanadium [V]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01027—Cobalt [Co]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01032—Germanium [Ge]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01039—Yttrium [Y]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01042—Molybdenum [Mo]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01043—Technetium [Tc]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01049—Indium [In]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0105—Tin [Sn]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01051—Antimony [Sb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01073—Tantalum [Ta]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01074—Tungsten [W]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01077—Iridium [Ir]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0133—Ternary Alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/049—Nitrides composed of metals from groups of the periodic table
    • H01L2924/0495—5th Group
    • H01L2924/04953—TaN
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1203—Rectifying Diode
    • H01L2924/12036—PN diode
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12528—Semiconductor component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y10T428/12576—Boride, carbide or nitride component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12674—Ge- or Si-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12806—Refractory [Group IVB, VB, or VIB] metal-base component
    • Y10T428/12819—Group VB metal-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12806—Refractory [Group IVB, VB, or VIB] metal-base component
    • Y10T428/12826—Group VIB metal-base component
    • Y10T428/12833—Alternative to or next to each other
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12882—Cu-base component alternative to Ag-, Au-, or Ni-base component

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Die Bonding (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper auf der Basis von Silizium, Siliziumkarbid oder einer AmBv-Verbindung und mit einer Hilfsplatte aus einem Werkstoff mit einem von dem des Halbleiterkörpers wenig abweichenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten, die einerseits mit dem Halbleiterkörper, andererseits mit einem Träger aus einem Werkstoff mit einem von dem des Halbleiterkörpers stark abweichenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten verbunden ist, und zwar unter Verwendung eines Hartlotes zwischen Träger und Hilfsplatte.
Eine solche Anordnung ist bekannt. Bei ihr ergeben sich besondere Probleme, wenn man sämtliche Teile untereinander mit Hilfe von Hartloten — möglichst in einem einzigen Verfa'hrensschritt — miteinander verbinden will. In einem solchen Fall ist nämlich der spröde Halbleiterkörper über ein verhältnismäßig starres System, bestehend aus der Hilfsplatte und den beiden Hartlotschichten mit dem Träger, z. B. aus Kupfer, verbunden, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient sich von dem des Halbleiterkörpers stark unterscheidet. Die im normalen Betrieb infolge der Temperaturwechsel auftretenden, unterschiedlichen Dehnungen müssen nun allein von der Hilfsplatte aufgenommen werden, da keine Weichlotschicht als Puffer vorhanden ist. Das setzt aber eine besondere Bemessung der Hilfsplatte voraus, wenn man eine unzulässig hohe Biegebeanspruchung des Halbleiterkörpers vermeiden will. Man könnte zwar diese Zwischenplatte ausreichend dick machen, dabei erhöht sich aber in unerwünschter Weise auch der Wärmewiderstand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optimale Bemessung für die Hilfsplatte zu finden, wenn diese in einem System verwendet wird, das ausschließlidh durch Hartlotschichten zusammengehalten wird.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung von Hilfsplatte und Halbleiterkörper ebenfalls ein Hartlot dient und daß das Verhältnis zwischen Dicke und Breite der Hilfsplatte so bemessen ist, daß ihre Ausdehnung in Richtung des geschichteten Systems (Dicke) sich zur kleinsten Ausdehnung in Querrichtung (Breite) des geschichteten Systems wie 1: 5 ibis I : 25 verhält.
Zweckmäßigerweise ist der Träger wenigstens im Bereich seiner Berührungsfläche mit der Hilfsplatte dünner als diese, wobei das Verhältnis der Flächenausde'hnung der Hilfsplatte zu deren Dicke nicht größer als 20 : 1 ist. Der Träger kann auch mit gleichbleibender Wandstärke ausgeführt sein, wobei das Vefhältnis von Wandstärke zu Dicke der Hilfsplatte zwischen 1: 4 und 1: 6 beträgt. Der Träger kann auch dicker als die Hilfsplatte ausgeführt sein, wenn das Verhältnis der Flächenausdehnung zur Dicke der Hilfsplatte nicht größer als 10 :1 ist.
Wird der Träger dicker als die Hilfsplatte sowie mit erheblich größerem Durchmesser als die Hilfsplatte ausgeführt, so empfiehlt es sich, dem Träger einen Sockel in Form einer Erhebung mit einer der Größe nach etwa der der Hilfsplatte entsprechenden Oberfläche bzw. dem Durchmesser zu geben, der die Hilfsplatte trägt. Zweckmäßigerweise ist dabei die Sockelhöhe etwa gleich der Dicke der Hilfsplatte. Der Träger kann auch größer — insbesondere mit größerem Durchmesser — als die Hilfsplatte ausgeführt sein und durch eine die Tragfläche für die Hilfsplatte umgebende eingearbeitete Nut vertieft sein. Die Fläche der eingearbeiteten Nut ist dazu zweckmäßigerweise größer als die Fläche der Hilfsplatte.
Zusätzliche Verbesserungsmöglichkeiten und Abänderungsformen werden im folgenden bei der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert. In den
ίο Fig. 1 bis 8 sind verschiedenartige Zusammenstellungen von beispielsweisen erfindungsgemäßen Halbleiteranordnungen in auseinandergezogener Schnittdarstellung der einzelnen Teile wiedergegeben;
F i g. 9 ist eine Schnittansicht einer Anordnung, welche in einem Väkuumofen eingesetzt ist;
Fig. 10 ist eine Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles mit auseinandergezogenen gezeichneten Teilen in Schnittdarstellung.
Nach der Erfindung enthält eine Halbleiteranordnung, um die obenerwähnte Zielsetzung zu erreichen, z. B.
1. einen Gegenelektrodenkontakt, der aus der Gruppe, welche Tantal, Wolfram, Molybdän und Grundlegierungen aus diesen umfaßt, ausgewähltes Metall enthält;
2. eine Halbleiterplatte, welche eine Oberfläche besitzt, die mit einem Gegenelektrodenkontakt verbunden, eine Bindung eingegangen ist, wobei die erwähnte Halbleiterplatte ein Halbleitermaterial enthält, welches eine vorbestimmte Leitfähigkeit besitzt und aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche aus Silizium, Siliziumkarbid und stödhiometrischen Verbindungen von Elementen der Gruppe III und V des Periodischen Systems besteht;
3. eine Sdhicht aus einem ersten Lot, welches oberhalb 500° C schmilzt und zwischen dem Gegenelektrodenkontakt und der Platte angeordnet ist und beide miteinander verbindet, wobei das erwähnte erste Lot im wesentlichen Aluminium, Bor und Gallium enthält;
4. eine Hilfsplatte (Grundplattenkontakt), die mit der anderen Oberfläche der Halbleiterplatte verbunden ist und deren Flächenausdehnung wenigstens ebenso groß wie diejenige der Halbleiterplatte ist und die im wesentlichen aus Metall aus der Gruppe Tantal, Molybdän und Wolfram und Grundlegierungen derselben besteht;
5. eine zweite Lotschicht, welche zwischen der erwähnten zweiten Oberfläche der Halbleiterplatte und der Hilfsplatte (Grundplattenkontakt) angeordnet ist und die Halbleiterplatte mit der Basisscheibe verbindet, wobei das erwähnte zweite Lot einen Schmelzpunkt oberhalb 500° C besitzt und zu einem größeren Anteil aus wenigstens einem Metall besteht, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die Gold, Kupfer und Silber enthält und einen kleineren Rest aus der Gruppe Blei, Arsen, Antimon, Silizium und Germanium enthält, wobei die Hilfsplatte ein Verhältnis von Durchmesser zu Dicke im Bereich von 5 : 1 bis 15 : 1 besitzt;
6. ein metallisches Trag- oder Gehäuseglied (Träger) von größerer Flächenausdehnung als der Grundplattenkontakt (Hilfsplatte), das eine Vertiefung besitzen kann und das z. B. aus Kupfer, Kupfergrundlegierungen und bzw. oder Stahl besteht;
3 4
7. eine dritte Lage eines harten Lotes zwischen elektrode mit dem Gehäuse oder dem Grundder Hilfsplatte und der oberen Oberfläche der plattenglied benutzt wird, und
Vertiefung in dem Träger, wobei diese dritte b) die bauliche Gestaltung und Proportionen des
Lotschicht einen Schmelzpunkt oberhalb 500° C Trägers zueinander in entsprechende Beziehung
besitzt und einen größeren Anteil eines Metalls 5 gesetzt werden.
aus der Gruppe Kupfer, Gold und Silber oder Fig. 1 veranschaulicht einen Typ einer erfinderen Legierungen und bis zu 10% Gewichts- dungsgemäßen Halbleiteranordnung 10. Die Halbanteil wenigstens eines Stoffes aus der Gruppe leiteranordnung 10 weist ein Gegenelektrodenglied 12 Silizium, Germanium und Phosphor enthält. auf, das aus geeignetem Metall, wie Molybdän, An die Gegenelektrode kann ein biegsames Lei- io Tantal und bzw./oder Grundlegierungen dieser Metungsglied zur gleichen Zeit hart angelötet werden, talle, besteht und das 3 bis 2O°/o entweder an Silber in welcher der Zusammenbau der Teile gemäß 1 bis 7, oder Kupfer und als Rest Wolfram enthält. Dieses wie oben beschrieben, vorbereitet wird. Daher kann ist mit einer Scheibe 14 aus Halbleitermaterial, das
8. eine Lage aus einem Hartlot, welches oberhalb ein in geeigneter Weise dotiertes Halbleitermaterial, 500° C schmilzt und in seiner Zusammensetzung 15 wie Silizium, Siliziumkarbid und stöchiometrische der dritten, gemäß Punkt 7 angeführten Hartlot- Verbindungen von Elementen der Gruppe III und V lage entspricht, auf die obere Oberfläche der des Periodischen Systems, und das Indiumphosphid, Gegenelektrode aufgebracht werden und eine Galliumantimonid und Arsenphosphid enthalten biegsame Leitung aus Kupfer, Bronze oder kann, verbunden. Die Scheibe 14 kann in ihrem geeinem anderen elektrischen Leiter durch das 20 samten Volumen entweder n-Typ-Leitfähigkeit oder Lot mit der Gegenelektrode zur Bindung ge- p-Typ-Leitfähigkeit besitzen. In einigen Fällen kann bracht werden. sie einen gewachsenen oder durch Diffusion erzeug-
Schließlich kann ein abgedichtetes Gehäuse oder ten pn-übergang enthalten. Auf der Scheibe 14 ist
eine andere schützende Umhüllung um die gesamte eine Lotschicht aufgebracht, durch die eine p-Typ-
Halbleiteranordnung herum angeordnet werden. 25 Leitfähigkeit erzeugt wird. Dies kann sowohl bei
Die Herstellung einer solchen Halbleiteranordnung einem Halbleitermaterial von n-Typ-Leitfähigkeit
kann nach einer zusätzlichen Erfindung in einem ein- durchgeführt werden. Das Lot 13 kann z. B. eine
zigen einstufigen Verfahren erfolgen, in dem Aluminium-Silizium-Legierung sein, welche 89 %
A. das Paket, bestehend aus den aufeinanderge- Gewichtsanteile Aluminium und 11% Gewichtsanschichteten Teilen, das sind 30 teile Silizium enthält, welche sich bei Silizium von
1. ein Gegenelektrodenkontaktglied, η-Leitfähigkeit besonders bewährt. Die Lotschicht 13
2. eine Halbleiterplatte, sollte eine Dicke in dem Bereich bis zu 0,16 mm
3. die Lage des ersten Lotes, haben und kann eine untere Grenze von etwa
4. ein Basiskontäkt (Hilfsplatte) mit einem 0,025 mm haben.
Verhältnis Durchmeser zu Dicke in dem 35 Die Halbleiterscheibe 14 ist mit einer als Basis-Bereich von 5 : 1 bis 10 :1, elektrodenmetallkontakt dienenden Hilfsplatte 16
5. eine dünne Lage des Hartlotes zwischen der über ein geeignetes Lot 18 verbunden. Der Basis-Halbleiterplatte und dem Grundplatten- elektrodenkontakt 16 kann aus einem geeigneten kontakt, Metall bestehen, welches z. B. aus der Gruppe aus-
6. ein Träger und, wenn erwünscht, 40 gewählt ist, welche aus Tantal, Molybdän, Wolfram
7. eine Lage eines Hartlotes zwischen Hilfs- und Grundlegierungen derselben besteht, wie es für platte und Träger, das Hartlot gemäß 8 und die Gegenelektrode 12 benutzt ist. Gemäß der Erfindie biegsame Leiter gemäß 9, welche da- dung ist aus Gründen, welche weiter unten bedurch an der Gegenelektrode befestigt sprachen werden sollen, die Hilfsplatte 16 mit einem
wird, 45 Verhältnis von Durchmesser zu Dicke in dem Be-
bis zu einer Temperatur zwischen 500 und reich von 5:1 bis 15 :1 ausgeführt. Die Hilfsplatte
1000° C in einer Schutzatmosphäre aus Wasser- 16 soll zumindest von der gleichen Ausdehnung wie
stoff, Argon, Stickstoff oder in einem Vakuum die Halbleiterscheibe 14 oder, besser noch, um ein
erhitzt wird, geringes größer sein, um eine optimale Wirkungsweise
und wobei die Zusammenstellung einem Druck 50 der Anordnung sicherzustellen,
in der Größenordnung von 20 bis 500 g/Qua- Das Lot 18 hat zweckmäßig einen Schmelzpunkt
dratzoll der Halbleiterplatte unterworfen wird, im Bereich von 500 bis 950° C und enthält zu einem
bis die Lotschichten während der Erhitzung größeren Anteil wenigstens ein Metall, welches aus
schmelzen und mit den mit ihnen in Kontakt der Gruppe ausgewählt ist, die aus Gold, Kupfer und
befindlichen Oberflächen legieren sowie eine 55 Silber besteht und einen geringeren Anteil wenigstens
Bindung mit diesen eingehen, worauf eines Metalls, welches aus der Gruppe ausgewählt
B. das Ganze auf eine Temperatur, welche wesent- ist, die aus Blei, Zinn, Antimon, Silizium und Gerlich unterhalb des Schmelzpunktes des Lotes manium besteht. Geeignete Zusammensetzungen sind mit dem niedrigsten Schmelzpunkt liegt, abge- z. B.
kühlt wird, wodurch die Anordnung zu einem 60 a) 97% Gewichtsanteile Silber, 2% Gewichtsanteile
einheitlichen Aufbau erstarrt. Blei, 1% Gewichtsanteil Antimon;
In mehr spezieller Hinsicht wurde ermittelt, daß b) 99% Gewichtsanteile Gold, 1 % Gewichtsanteil
die Lebensdauer von Silizium-Halbleiteranordnungen, Antimon;
wie sie sich z.B. aus einem solchen Verfahren er- c) 90% Gewichtsanteile Silber und 10% Gewichtsgeben, fast unbeschränkt ausgedehnt werden kann, 65 anteile Zinn;
indem d) 72% Gewichtsanteile Silber, 27% Gewichtsan-
a) die Zusammensetzung und der Schmelzpunkt teile Kupfer und 1 % Gewichtsanteil Antimon,
des Lotes, welches zur Verbindung der Basis- In der Praxis wird gewöhnlich das Lot 18 in kai-
tem Zustand einer Folie ausgewalzt, welche eine Dicke von 0,02 bis 0,16 mm hat und beim Zusammensetzen der Vorrichtung 10 zwischen der Halbleiterplatte 14 und der Hilfsplatte 16 gelegt wird.
Die Hilfsplatte 16 ist mit einem Träger oder einem Gehäuseteil 20 zweckmäßig durch ein Hartlot 22 verbunden. Das Hartlot 22 hat einen Schmelzpunkt oberhalb 500° C und unterhalb 1000° C und enthält wenigstens ein Metall, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die Gold, Kupfer, Aluminium und Silber enthält und wenigstens 0,5 bis zu 10% Gewichtsanteile wenigstens eines Stoffes, der aus der Gruppe Phosphor, Germanium und Silizium ausgewählt ist, und kann auch geringe Beträge anderer Metalle, wie Blei, Kupfer und Zinn, in Beträgen bis zu 5 % enthalten. Die Silizium-, Germanium- oder Phosphorkomponenten in diesem Lot scheinen sich ähnlich wie ein Lötflußmittel insofern zu verhalten, als sie mit den Oxyden oder mit irgendwelchen Verunreinigungen an der Oberfläche des Basiskontaktes 16 und dem Gehäuseglied lösbare Oxyde bilden.
Die Zusammensetzung des Lotes 22 ist von solcher Beschaffenheit, daß sie an den inneren Berührungsflächen des Lotes und der Basisscheibe, des Lotes und Gehäuseteiles oder auch in der eigenen Quer- as Schnittsfläche bei periodischen Temperaturänderungen nicht bricht, welche sich aus der wiederholten Erhitzung der Anordnung 10 auf Temperaturen in ihrem Arbeitsbereich ergeben und dann, indem die Anordnung sich wieder selbst für ihre Abkühlung auf Raumtemperatur überlassen ist. Beispiele geeigneter Lotzusammensetzung schließen ein: 96% Gewichtsanteile Silber, 2% Gewichtsanteile Blei und 2% Gewichtsanteile Silizium; 95% Silber und 5% Germanium; 72% Silber, 27'A>% Kupfer und '/2% Phosphor; 98% Gewichtsanteile Gold und 2% Gewichtsanteile Silizium.
Die Lotschicht 22 hat nach ihrem Verschmelzen in der Anordnung eine Dicke in einem Bereich von 0,02 bis 0,16 mm.
Der Träger 20 sorgt für Wärmeableitung und führt elektrischen Strom und besitzt eine Fläche, die größer ist als die der Hilfsplatte 16. Der Träger 20 besteht aus einem wenigstens einigermaßen gut leitendem Metall, wie Kupfer, Kupferlegierungen oder Stahl.
Der Träger 20, welcher von beliebiger geometrischer Gestaltung und Form sein kann, ist mit einer Vertiefung 21 versehen, die von zylindrischem, rechteckförmigem oder quadratischem Querschnitt sein kann. Der Träger 20 hält die eigentlichen Halbleiterelemente und schützt die komplette Anordnung 10 sowie sieht Mittel vor, an welchen elektrische Anschlüsse, welche nicht gezeigt sind, hergestellt werden können. Auch hermetische Einkapselungsglocken können an dem Umfang des Trägers 20 angelötet oder angeschweißt werden.
Die erfindungsgemäße Halbleiteranordnung kann in einem einzigen Erwärmungsprozeß zu einer integrierenden Einheit vereinigt werden, während früher mehrere getrennte Wärmebehandlungen erforderlich waren, um die Halbleiterplatte mit den Elektroden zu verlöten bzw. mit ihnen zu verbinden und dann diesen Teilaufbau mit einem Trägerglied zu verbinden und schließlich Anschlußleitungen an der Gegenelektrode anzulöten.
Zweckmäßig wird die Anordnung 10, wie sie beschrieben worden ist, auf ein Förderband aufgebracht und durchläuft dann einen Ofen, zweckmäßig von tunnelartiger Gestalt, in dem durch einen konstanten Wasserstoffstrom eine Wasserstoffatmosphäre aufrechterhalten wird. Der Ofen hat wenigstens zwei Zonen: eine Zone, welche mit Heizmitteln versehen ist, mittels welcher die Anordnung nach F i g. 10 auf eine Temperatur von wenigstens 500° C erhitzt wird, wodurch die verschiedenen Lotschichten geschmolzen werden und die Stoffe benetzen, zwischen welchen sie angeordnet sind. Dieser Erhitzungsprozeß kann in einem Zeitraum von wenigen Minuten durchgeführt werden. Die Vorrichtung durchläuft dann eine zweite oder Kühlzone, wo die Vorrichtung rasch unter die Erstarrungstemperatur der verschiedenen Lote abgekühlt wird, wodurch die Vorrichtung in einem einzigen Arbeitsprozeß zu einer Baueinheit verbunden wird. Die Abkühlungsgeschwindigkeit ist nicht als kritisch anzusehen. Es konnten z. B. gute Resultate erzielt werden, wenn die Vorrichtung von 700° C bis auf 100° C in etwa 30 Minuten abgekühlt wurde. Es können auch andere Ofenvorrichtungen, wie z. B. später beschrieben, benutzt werden.
Es wurde festgestellt, daß bei Anwendung einer Hilfsplatte 16 mit der oben beschriebenen Gestalt und Verwendung eines Hartlotes der oben beschriebenen Art zwischen dem Träger 20 und der Hilfsplatte 16 es möglich ist, alle Deformationen, welche infolge thermischer Expansion und Kontraktion der Einzelteile während des Betriebes auftreten und welche Brucherscheinungen und Spannungen erzeugen könnten, wesentlich verringert werden konnten, so daß die Vorrichtung fast zeitlich unbeschränkt ohne Fehlererscheinungen arbeiten wird.
Weiter wurde ermittelt, daß, wenn die Dicke der Basis des Trägers 20 geringer als die Dicke der Hilfsplatte 16 ist, der Träger 20 eine flache Oberfläche unbeschränkter Ausdehnung über die Fläche der Hilfsplatte 16 hinaus, welche auf ihr angeordnet ist, haben kann. Wenn hierbei die Hilfsplatte 16 innerhalb des Verhältnisses von Dicke zu Durchmesser im Bereich 1:5 bis 1:15 gehalten ist, so ist eine nachteilige bimetallische Deformation der Hilfsplatte und des Trägers praktisch ausgeschlossen.

Claims (22)

Patentansprüche:
1. Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper auf der Basis von Silizium, Siliziumkarbid oder einer AUIBV-Verbindung und mit einer Hilfsplatte aus einem Werkstoff mit einem von dem des Halbleiterkörpers wenig abweichenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten, die einerseits mit dem Halbleiterkörper, andererseits mit einem Träger aus einem Werkstoff mit einem von dem des Halbleiterkörpers stark abweichenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten verbunden ist, und zwar unter Verwendung eines Hartlotes zwischen Träger und Hilfsplatte, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung von Hilfsplatte (16) und Halbleiterkörper (14) ebenfalls ein Hartlot dient und daß das Verhältnis zwischen Dicke und Breite der Hilfsplatte (16) so bemessen ist, daß ihre Ausdehnung in Richtung des geschichteten Systems (Dicke) sich zur kleinsten Ausdehnung in Querrichtung (Breite) des geschichteten Systems wie 1: 5 bis 1:25 verhält.
2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (20) wenigstens im Bereich seiner Berührungsfläche mit der
Hilfsplatte (16) dünner als diese ausgeführt ist und das Verhältnis der Flächenausdehnung der Hilfsplatte zu deren Dicke nicht größer als 20:1 ist.
3. Halbleiteranordnung nach Ansprudh 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (20) mit gleichbleibender Wandstärke ausgeführt ist und das Verhältnis seiner Wandstärke zur Dicke der Hilfsplatte (16) zwischen 1: 4 und 1: 6 beträgt.
4. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (20) dicker als die Hilfsplatte (16) ausgeführt ist und das Verhältnis der Flächenausdehnung zur Dicke nicht größer als 10 :1 ist.
5. Halbleiteranordnung, vorzugsweise auf der Basis eines Halbleiterkörpers aus Silizium, Siliziumkarbid oder einer A111B v-Verbindung, bei der zwischen diesem und einem Träger aus einem Werkstoff mit einem von dem des Halbleiterkörpers abweichenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten eine Hilfsplatte aus einem Werkstoff mit einem dem des Halbleiterkörpers benachbarten thermischen Ausdehnungskoeffizienten vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (20) dicker als die Hilfsplatte (16) sowie mit erheblich größerem Durchmesser als die Hilfsplatte ausgeführt ist, jedoch einen Sockel in Form einer Erhebung mit einer der Größe nach etwa der der Hilfsplatte entsprechenden Oberfläche bzw. dem Durchmesser aufweist, der die Hilfsplatte trägt.
6. Halbleiteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sockelhöhe etwa gleich der Dicke der Hilfsplatte (16) ist.
7. Halbleiteranordnung, vorzugsweise auf der Basis eines Halbleiterkörpers aus Silizium, Siliziumkarbid oder einer AIUBV-Verbindung, bei der zwischen diesem und einem Träger aus einem Werkstoff mit einem von dem des Halbleiterkörpers abweichenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten eine Hilfsplatte aus einem Werkstoff mit einem dem des Halbleiterkörpers benachbarten thermischen Ausdehnungskoeffizienten vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (20) größer — insbesondere mit größerem Durchmesser — als die Hilfsplatte (16) ausgeführt ist und durch eine die Tragfläche für die Hilfsplatte umgebende eingearbeitete Nut (28) vertieft ist.
8. Halbleiteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der eingearbeiteten Nut (28) größer als die Fläche der Hilfsplatte (16) ist.
9. Halbleiteranordnung, vorzugsweise auf der Basis eines Halbleiterkörpers aus Silizium, SiIiziumkarbid oder einer A111B v-Verbindung, bei der zwischen diesem und einem Träger aus einem Werkstoff mit einem von dem des Halbleiterkörpers abweichenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten eine Hilfsplatte aus einem Werkstoff mit einem dem des Halbleiterkörpers benachbarten thermischen Ausdehnungskoeffizienten vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Hilfsplatte (16) bestimmte Tragfläche des Trägers (20) durch eine annähernd senkrecht zur Fläche stehende Seitenwand begrenzt ist, an die ein aufgezogener Spannring anliegt.
10. Halbleiteranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Spannringes gleich oder größer als der Durchmesser des von ihm eingeschlossenen Teiles des Trägers (20) ist.
11. Abänderungsform einer Halbleiteranordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Spannring umschlossene Teil des Trägers (20) den Halbleiterkörper unmittelbar ohne dazwischengeschaltete Hilfsplatte (16) trägt.
12. Halbleiteranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring aus einem Material besteht, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient von dem des Halbleiterkörpers nicht oder nur wenig abweicht.
13. Halbleiteranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Spannring ein Anschlußleiter zur Stromzuführung befestigt ist.
14. Halbleiteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot zwischen der Hilfsplatte (16) und dem Sockel als Hauptanteil einen Werkstoff aus der Gruppe Gold, Silber und Kupfer und außerdem bis zu etwa 10% wenigstens einen Stoff enthält, welcher aus der Gruppe ausgewählt ist, die Silizium, Germanium und Phosphor einschließt.
15. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Lot zwischen dem Halbleiterkörper und einem diesen gleichzeitig als Elektrode tragenden Teil ein mit einem Schmelzpunkt im Bereich von etwa 500 bis 850° C benutzt ist und als Hauptanteil wenigstens ein Metall aus der Gruppe Gold, Kupfer und Silber enthält sowie als kleineren Anteil wenigstens ein Metall enthält, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die Blei, Zinn, Antimon, Silizium und Germanium einschließt, wobei die Dicke der Lotschicht etwa 0,1 bis 6 · 10~3 Zoll betragen soll.
16. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurc'h gekennzeichnet, daß als Lot zwischen dem Halbleiterkörper und der Hilfsplatte (16) ein Werkstoff mit einem Schmelzpunkt oberhalb 500° C benutzt wird, der als Hauptteil ein Metall enthält, welches aus der Gruppe Gold, Silber und Kupfer ausgewählt ist, und geringere Anteile wenigstens eines Stoffes enthält, welc'her aus der Gruppe ausgewählt ist, die Blei, Antimon, Arsen, Silizium und Germanium einschließt.
17. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gegenelektrode und Halbleiterplatte als Lot ein Werkstoff benutzt ist, der im wesentlichen aus Aluminium, Bor und Gallium besteht.
18. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gegenelektrode und Halbleiterplatte, wenn die Halbleiterplatte n-Leitung besitzt, ein Lot mit etwa 89 % Gewichtsanteilen Aluminium und 11% Silizium benutzt ist.
19. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gegenelektrode und Halbleiterplatte, wenn die Halbleiterplatte p-leitend ist, ein Lot mit etwa 94 % Gewichtsanteilen Gold, 5% Blei und 1% Arsen benutzt ist.
109 539/150
20. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen oder die Platte mit dem Sockelteil, welche die Halbleiteranordnung über die Zwischenplatte tragen, aus einem Metall der Gruppe besteht, welche Kupfer, Kupfergrundlegierungen und Stahl einschließt.
21. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengeschichtete Halbleitervorrichtung, deren gegebenenfalls durch ein Zusatzgewicht das Schichtensystem belastende Teile im Falle der Benutzung eines becherförmigen Gehäuses gegen dessen Innenwand und relativ zueinander durch besondere Abstandsstücke ihnen gegenüber iner-
ten Charakters in der Lage gehalten sind, in einem Ofen mit einer Grundplatte und einer abhebbaren Glocke frei tragend auf einem feuerfesten Körper anegordnet wird und die eingeschlossene Halbleiteranordnung von einer an oder um den Glockenteil vorgesehenen Heizvorrichtung aus erwärmt werden kann, während sie in dem evakuierbaren und mit Schutzgas füllbaren Ofenraum angeordnet ist.
22. Zusammenstellung einer Halbleiteranordnung für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Oberfläche des Trägers übereinandergeschichteten Teile der Halbleitervorrichtung durch einander umschließende hülsenartige Teile in ihrer relativen Lage gehalten sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DE19591414540 1958-04-03 1959-03-31 Halbleiteranordnung Expired DE1414540C (de)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US72613058A 1958-04-03 1958-04-03
US72613058 1958-04-03
DEW0025301 1959-03-31
US1167560A 1960-02-29 1960-02-29
US350989A US3331996A (en) 1958-04-03 1964-03-11 Semiconductor devices having a bottom electrode silver soldered to a case member

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1414540A1 DE1414540A1 (de) 1969-06-19
DE1414540B2 true DE1414540B2 (de) 1971-09-23
DE1414540C DE1414540C (de) 1973-04-05

Family

ID=

Also Published As

Publication number Publication date
CH384080A (de) 1964-11-15
GB957316A (en) 1964-05-06
GB881090A (en) 1961-11-01
BE577086A (de) 1900-01-01
US3331996A (en) 1967-07-18
FR1222090A (fr) 1960-06-08
DE1414540A1 (de) 1969-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006002452B4 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE1086350B (de) Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, z. B. eines Siliziumgleichrichters
DE2937050C2 (de)
DE1292260B (de) Silicium-Halbleiteranordnung mit Legierungselektroden und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE112014002345B4 (de) Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren für die Halbleitervorrichtung
DE2041497B2 (de) Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes
DE1093484B (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, insbesondere pnp- oder npn-Leistungstransistoren
CH359211A (de) Silicium-Halbleitervorrichtung
DE2937051A1 (de) Flachpaket zur aufnahme von elektrischen mikroschaltkreisen und verfahren zu seiner herstellung
DE1052572B (de) Elektrodensystem, das einen halbleitenden Einkristall mit wenigstens zwei Teilen verschiedener Leitungsart enthaelt, z. B. Kristalldiode oder Transistor
DE1514643A1 (de) Halbleiteranordnung
DE1213922C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer leicht benetzbaren Metallschicht auf einer keramischen Unterlage fuer Halbleiterbauelemente
DE1113519B (de) Siliziumgleichrichter fuer hohe Stromstaerken
DE1489276C3 (de) Thermoelektrischer Generator
DE1414540C (de) Halbleiteranordnung
DE1414540B2 (de) Halbleiteranordnung
DE4306871C2 (de) Lötverbindung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE1508336B1 (de) Hartlot
DE1248167B (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements durch Einlegieren einer Elektrode in einen Halbleiterkoerper aus Germanium
DE1539306B2 (de) Theitnoelektrischer Stromerzeuger
DE1614653C3 (de) Halbleiteranordnung hoher Strombelastbarkeit
DE1277967C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, insbesondere einer thermoelektrischen Halbleiteranordnung
DE1167162B (de) Lot zum Verloeten von Teilen, von denen eines Gold enthaelt, und Verfahren zum Loeten mit diesem Lot
DE1298387B (de) Halbleiter-Anordnung
DE1924522B2 (de) Lot zum kontaktieren eines thermoelementschenkels

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)