DE1514106C - Verfahren zur Herstellung von Halblei teranordnungen - Google Patents

Description

Der Kontaktierungsprozeß diffundierter, mit lötfähigen Metallauflagen versehener Siliziumscheibchen ist schwieriger als bei legierten Siliziumgleichrichtern, bei denen eine Elektrode eine Molybdänronde darstellt, während die andere Elektrode eine Ronde aus Gold-Silizium ist. Die legierten Gleichrichter weisen eine starke Profilierung auf, so daß sie mühelos mit einem Schutzüberzug versehen werden können. Dagegen sind die diffundierten, geschnittenen und geätzten Siliziumscheiben in ihrer Form so flach und unprofiliert, daß man sie nur unter kaum vertret-. barem Aufwand mit einem Lacküberzug, beispielsweise aus Silikonlack, überziehen kann. Die Kontaktierung muß vor der Anbringung eines Schutzüberzuges erfolgen. Es hat sich gezeigt, daß dabei gewisse Schwierigkeiten auftreten. Wenn man beispielsweise ein mit Elektroden versehenes Gleichrichterelement vor dem Aufbringen des Schutzüberzuges dem üblichen Ätzprozeß unterwirft, so verhindern Ätzrückstände von unedlen Elektroden die Erzielung einer brauchbaren Sperrkennlinie. Die Verwendung von Elektroden aus Gold oder Platin, die von den Säuren — im allgemeinen Flußsäure und Salpetersäure — nicht angegriffen werden, ist recht teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das die Verwendung von Elektroden aus unedlen Metallen gestattet.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit einem diffundierten Halbleiterkörper aus Silizium. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die zu kontaktierenden Halbleiterkörper beim Anlöten der Elektroden mitteis Weichlot mit einem Flußmittel vollständig abgedeckt werden und daß das Flußmittel durch längere Behändlung mit geeigneten Lösungsmitteln, wie z. B. Isopropylalkohol oder Trichloräthylen, entfernt wird. Durch diese Behandlung ergibt sich überraschenderweise eine Verbesserung der Sperrkennlinie.

Das neue Verfahren wird an Hand eines in der Zeichnung im Schnitt dargestellten Halbleiterelementes erläutert.

Mit 1 ist ein diffundiertes Siliziumplättchen bezeichnet, das eine p-Zone und eine η-Zone aufweist. Die lötfähigen Metallauflagen 2 und 3 bestehen jeweils aus dünnen Schichten von Nickel—Gold—Nickel—Gold. Die seitlichen Schnittflächen der Siliziumscheibe sind schräg angelegt, um längere Kriechwege zwischen den leitenden Flächen 2 und 3 zu erzielen und damit die Sperrspannungsfestigkeit zu erhöhen. Mit 4 ist die obere, drahtförmige Elektrode bezeichnet. Die untere Elektrode 5 besteht aus einer Blechscheibe. Beide Elektroden sind aus unedlem Metall hergestellt. Die gesamte Halbleiteranordnung wird während des Lötvorganges in eine dicke kolophoniumhaltige Flußmittelschicht eingebettet und das Halbleiterelement vollständig abgedeckt. Die Lötung erfolgt in Schutzgasatmosphäre, beispielsweise in Wasserstoff oder Stickstoff, oder auch an Luft mit Stromdurchgang. Als Lote werden vorzugsweise Blei-Indium-Legierungen mit einem Schmelzpunkt von etwa 250⁰C verwendet. Die Ursache für die Verbesserung der Sperrkennlinie ist noch nicht ganz geklärt. Vermutlich bilden sich¹ beim Lötvorgang Resinate, d. h. Salze der Lotmetalle mit Harzsäuren, die mit dem Silizium an den Schnittflächen reagieren und dort eine unlösliche, sehr dünne Schutzschicht bilden. Die Resinate lagern sich an den Schrägfiächen an, obwohl das Lot selbst nicht mit diesen Flächen in Berührung kommt. Nach dem Lötvorgang müssen die Flußmittelrückstände sorgfältig entfernt werden. Hierzu ist eine längere Behandlung der kontaktierten Gleichrichterelemente in Isopropylalkohol oder Trichoräthylen geeignet. Der Reinigungsvorgang erfolgt in mehreren Stufen. Falls erforderlich, kann zum Schluß eine Ultraschallwäsche durchgeführt werden.

Gemäß der weiteren Erfindung wird vorgeschlagen, die Halbleiterflächen anschließend mit reinen Silikonkautschukpräparaten, eventuell unter Zusatz von etwa 10°/o Alizarin, abzudecken und die Mischung bei Temperaturen von etwa 200 bis 220⁰C auszuheizen. Sehr gute Ergebnisse erzielt man, wenn der Kautschuk 10 Stunden bei 70⁰C, 2 Stunden bei 150°C und schließlich 20 Stunden bei 22O⁰C auspolymerisiert wird. Die Silikonkautschukschicht ist in der Zeichnung mit 8 bezeichnet. Der verwendete Silikonkautschuk darf keine anorganischen Beimengungen enthalten. Störend sind vor allem die den handelsüblichen Silikonkautschukmischungen zuzusetzenden leicht reduzierenden Härter.

Die beim Ausheizen des Silikonkautschuks in Anwendung gebrachte Temperatur muß höher liegen als die Betriebstemperatur des Gleichrichterelementes, weil sonst eine Depolymerisation des Kautschuks eintritt, die durch Metallspuren, z. B. eiserne Gehäuseteile, begünstigt wird. Aus diesem Grunde kann es sinnvoll sein, die Gehäuseteile zu versilbern. Bei einer Depolymerisation unter erhöhten Temperaturen macht sich unter Umständen der Dampfdruck des Silikons 'unangenehm bemerkbar, da durch Silikondampf Metalle angegriffen werden und am pn-Übergang Ablagerungen entstehen können, die einen Kurzschluß begünstigen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit. einem Halbleiterkörper aus Silizium, dadurch gekennzeichnet, daß die zu kontaktierenden Halbleiterkörper (1) beim Anlöten der Elektroden (4, 5) mittels Weichlot (6, 7) mit einem Flußmittel vollständig abgedeckt werden und daß anschließend das Flußmittel durch längere Behandlung mit geeigneten Lösungsmitteln, wie z. B. Isopropylalkohol oder Trichloräthylen, entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kontaktierten Halbleiterkörper mit einer Mischung (8) aus einem von anorganischen Beimengungen freien Silikonkautschuk abgedeckt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Silikonkautschuk etwa 10% Alizarin zugesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Blei-Indium-Lot verwendet wird, das vorzugsweise aus 70% Blei und 30% Indium besteht.