DE1564800B2 - Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes

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Description

In Anlehnung an die bei Selengleichrichtern übliche Technik zur Herstellung von Hochspannungsgleichrichtern hat man bisher die einzelnen Halbleiterelemente mit je einem pn-übergang getrennt gefertigt, insbesondere mit Kontaktflächen versehen und nach einer Ätzung zu einem Stapel geschichtet, der durch äußeren Druck mechanisch zusammengehalten wird.
Das Zusammensetzen zu Stapeln ist jedoch besonders dann sehr aufwendig und kostspielig, wenn es sich um Hochspannungsgleichrichter handelt, die nur für eine sehr niedrige Strombelastung (einige Milli-Ampere) bemessen sein müssen. In diesem Fall hat nämlich das einzelne Halbleiterbauelement eine sehr kleine Fläche in der Größenordnung von 1 mm2 und darunter. Es ist offensichtlich, daß die Handhabung solch kleiner Elemente mit erheblichen Schwierigkeiten und Kosten verbunden ist. Andererseits verbietet sich die Verwendung von größeren Scheiben aus Kostengründen.
In der USA.-Patentschrift 26 67 607 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Hochspannungsgleichrichters beschrieben worden, bei dem die Hintereinanderschaltung von jeweils mechanisch und elektrisch miteinander verbundenen Halbleiterelementen dadurch erreicht wird, daß ein großflächiges Halbleiterelement abwechselnd von der einen und von der anderen Seite mit die pn-Übergänge auftrennenden Schnitten versehen wird.
Hierdurch wird ein mäanderförmiges Gebilde erhalten, das in der Herstellung relativ kompliziert ist und dessen Handhabung zumindest bei kleinen Querschnitten große Vorsicht erfordert.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich demnach auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes mit η in Reihe geschalteten, mechanisch und elektrisch miteinander verbundenen Halbleiterelementen mit mindestens einem pn-übergang, bei dem in ein mit Elektroden versehenes großflächiges Halbleiterelement mehrere parallele Schnitte hineingesägt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten Art so auszugestalten, daß auf einfache Weise einfach geformte Hochspannungsgleichrichter hergestellt werden können.
Dies wird dadurch erreicht, daß mehrere großflächige Halbleiterelemente aufeinander gestapelt werden, daß jeweils die aufeinanderliegenden Elektroden mechanisch und elektrisch miteinander verbunden werden und daß dann die so gebildete Einheit durch mehrere parallele Schnitte in Scheiben und diese Scheiben dann durch mehrere parallele Schnitte in Säulen zersägt werden.
Auf diese Weise läßt sich ein Stapeln kleiner Elemente vermeiden. Man kann statt dessen Halbleiterscheiben mit einem Durchmesser von beispielsweise 25 mm und mehr aufeinander schichten und miteinander mechanisch und elektrisch leitend verbinden und daraus dann durch zwei Sägevorgänge einige hundert fertige Säulen herstellen, die lediglich noch geätzt, mit Anschlußleitern versehen und in ein Gehäuse eingebracht werden müssen.
Die Elektroden der einzelnen Halbleiterelemente können dabei durch Lötung oder mit Hilfe eines elektrisch leitenden Lackes, z. B. auf Kunstharzbasis, miteinander verbunden werden. Die Verwendung eines Lackes bringt zwar eine Erhöhung des Durchlaßwiderstandes mit sich. Dieser spielt jedoch bei den hier in Betracht kommenden niedrigen Durchlaßströmen keine entscheidende Rolle.
Mit dem Wort »Elektrode« ist in diesem Zusammenhang die äußerste mit einem p- oder η-dotierten Bereich leitend verbundene Grenzfläche eines Halbleiterelementes zu verstehen. Diese kann bei einem diffundierten Halbleiterelement aus der unbehandelten Oberfläche bestehen. Die Oberfläche kann aber auch mit einem Metallüberzug aus Nickel, Gold oder Silber versehen sein. Wenn man beispielsweise die eine Seite des
Halbleiterelementes jeweils mit einem Goldüberzug und die andere mit einem Silberüberzug versieht, kann man die aufeinander geschichteten Halbleiterelemente auch durch eine Diffusionslötung miteinander verbinden.
Die einzelnen Schnitte können mit einem einzigen Sägeblatt nacheinander, aber auch mit Hilfe eines Sägegatters gleichzeitig durchgeführt werden. In jedem Fall ist es zweckmäßig, die aus mehreren miteinander verbundenen Halbleiterelementen bestehende Einheit auf einer relativ zu einer Säge oder einem Sägegatter verschiebbaren Hilfsvorrichtung zu befestigen und die Schnitte so auszuführen, daß die einzelnen Scheiben bzw. Säulen über einen Rücken miteinander verbunden bleiben. Besonders zweckmäßig ist es, die Einheit auf die Hilfsvorrichtung so aufzukleben, daß die Klebemasse gleichzeitig als Rücken dienen kann.
Die Hilfsvorrichtung wird zweckmäßig drehbar ausgeführt, so daß man nach Durchführung der zur Erzeugung der Scheiben dienenden Sägevorgänge die ganze Anordnung so drehen kann, daß zwischen den Scheiben und einem Sägeblatt ein spitzer Winkel von vorzugsweise 90° liegt.
Als Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens erhält man zahlreiche Säulen, die aus η übereinanderliegenden und miteinander verbundenen Halbleiterelementen mit sehr kleinem Querschnitt bestehen und die beispielsweise über die Klebemasse miteinander an einem Ende verbunden sind. Diese Säulen werden dann von der Klebemasse abgelöst, an beiden Enden mit Zuführungsleitungen verbunden, geätzt und schließlich in ein Gehäuse eingeführt, das zusätzlich noch mit einem Kunststoff umpreßt werden kann. Die Ätzung der einzelnen Säulen kann aber auch vor der Abtrennung der Säulen von dem gemeinsamen Rücken durchgeführt werden. Eine einzelne stark vergrößerte Säule aus mehreren über Zwischenschichten 2 miteinander verbundenen Halbleiterelementen 1 und den Querschnitt 3 der Säule zeigt die Figur.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes mit η in Reihe geschalteten, mechanisch und elektrisch miteinander verbundenen Halbleiterelementen mit mindestens einem pn-Übergang, bei dem in ein mit Elektroden versehenes großflächiges Halbleiterelement mehrere parallele Schnitte hineingesägt werden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere großflächige Halbleiterelemente aufeinander gestapelt werden, daß jeweils die aufeinanderliegenden Elektroden mechanisch und elektrisch miteinander verbunden werden und daß dann die so gebildete Einheit durch mehrere parallele Schnitte in Scheiben und diese' Scheiben dann durch mehrere parallele Schnitte in Säulen zersägt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Halbleiterelemente untereinander durch Lötung verbunden werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterelemente auf beiden Seiten mit metallischen Elektroden versehen und durch Diffusionslötung miteinander verbunden werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterelemente auf der einen Seite mit einer Elektrode aus Gold und auf der anderen Seite mit einer Elektrode aus Silber versehen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Halbleiterelemente durch einen elektrisch leitenden Lack miteinander verklebt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnitte mit Hilfe eines Sägegatters ausgeführt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gestapelten Halbleiterelemente auf einer relativ zu einem Sägeblatt oder einem Sägegatter verschiebbaren Hilfseinrichtung befestigt werden, daß die Schnitte zur Gewinnung der Scheiben so durchgeführt werden, daß danach die einzelnen Scheiben noch über einen Rükken miteinander verbunden bleiben, daß die Hilfsvorrichtung so gedreht wird, daß zwischen den Scheiben und einem Sägeblatt ein spitzer Winkel liegt, und daß danach die folgenden Schnitte ebenfalls so ausgeführt werden, daß der erwähnte Rükken nicht durchtrennt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsvorrichtung um 90° gedreht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gestapelten Halbleiterelemente auf die Hilfsvorrichtung geklebt werden und daß die Klebemasse als Rücken dient.
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