DE2033808A1 - Verfahren zum Auflegleren mindestens eines Halbleiterkörper auf einen Trager - Google Patents

Verfahren zum Auflegleren mindestens eines Halbleiterkörper auf einen Trager

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Description

  • Verfahren zum Auf legieren mindestens eines Halbleiterkörpers auf einen Träger Bekanntlich werden bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen in der Regel die mit den zur Funktionsweise erforderlichten Zonen versehenen Halbleiterkristalle zur Kontaktierung und Verkapselung auf Träger, beispielsweise mit Zuleitungsdrähten versehene Sockel, auf legiert oder gelötet. Das Lot kann in Form eines besonderen Lotplättchens oder auch in Form einer Lotschicht verwendet werden, welche auf dem Träger oder dem Halbleiterkörper aufgebracht wird. Bei Silicium-Halbleiterbauelementen wird im allgemeinen eine Gold-Silicium-Legierung als Lot verwendet, welches vor dem Auf legieren auf dem Träger oder bereits als Lotschicht auf dem Halbleiterkristall aufgebracht ist. Zum Auflegieren des Halbeiterkörpers wird dieser im allgemeinen mit Hilfe eines Saugröhrchens zum Träger transportiert und beim Verlöten an den Träger angepreßt. Der Träger wird oder ist auf eine zum Schmelzen des Lotes ausreichende Temperatur gebracht, welche bei einer Gold-Silicium-Legierung etwa 4000C beträgt. Beim Aufsetzen des Halbleiterkörpers schmilzt also die Gold-Silicium-Legierung und bildet beim Abkühlen eine feste leitende Verbindung zwischen dem Halbleiterkörper und dem Träger. < Das Auflegieren bzw. Verlöten des Halbleiterkörpers mit dem Träger kann durch eine Vibration unterstützt werden, um Oxidhäute aufzureißen und ein Fließen der Legierung zu begünstigen. Die Vibration erfolgt bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Auflegieren von Halbleiterkörpern auf Trager je nach Vibratortyp mit ca. 50 Hz oder mit ca. 40 kHz im Ultraschallbereich. Derartige Verfahren bzw. Vorrichtungen sind beispielsweise aus der Zeitschrift "Solid State Technology" vom Juni 1969 bekannt.
  • Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist das Saugröhrchen als stabiles Legierwerkzeug ausgebildet und führt bei der Berührung mit dem Halbleiterkörper Wärme ab. Die Wärme wird also gerade dort, wo sie benötigt wird, abgeführt. Werden eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern mit einem Träger verlötet bzw. legiert, so muß der Träger so hoch erhitzt werden, daß die nicht durch das Saugröhrchen gehaltenen Halbleiterkörper in der flüssigen Legierung umherschwimmen.
  • Da die elektrischen Eigenschaften der Halbleiterelemente durch zu hohe Temperaturen verschlechtert werden können, werden möglichst geringe Legierungstemperaturen angestrebt und Maßnahmen ergriffen, um ein einwandfreies Legieren auch bei diesen relativ niedrigen Temperaturen zu gewährleisten. So ist bereits eine Vorrichtung zum Auflegieren von Halbleiterkörper auf einen Träger bekannt, bei der der das Saugröhrchen tragenden Vibratorkopf mit einer Heizung versehen ist. Entsprechend der relativ großen Masse von Vibratorkopf und Heizung erfolgt das Auflegieren bei niederfrequenten Schwingungen.
  • Bei mit Ultraschallfrequenz schwingenden Werkzeugen mit Saugröhrchen zum Transport und zum Andrücken des Halbleiterkörpers an den Träger treten Schwierigkeiten auf. Die Ultraschall-Vibration verbietet ein Anflanschen einer Werkzeugheizung einmal wegen der sich ergebenden Verstimmung des Resonanzkreises, zum anderen wegen der Vibrationsdämpfung durch die Klemmstelle.
  • Bei einem Verfahren zum Auf legieren mindestens eines Halbleiterkörpers auf einen Träger durch ein Lot unter Verwendung eines Saugröhrchens, welches den Halbleiterkörper auf den Träger transportiert und ihn beim Verlöten an den Träger anpreßt, wird diese Schwierigkeit erfindungsgemäß dadurch behoben, daß das Saugröhrchen mit der angesaugten Halbleiterkörper im Ultraschallbereich zur Vibration gebracht und berührungslos durch Konvektions- und/oder Strahlungsheizung erhitzt wird, und daß der Halbleiterkörper an den ebenfalls erhitzten Trägerkörper angedrückt wird.
  • Es ist von besonderem Vorteil, das Saugrohr mit dem Halbleiterkörper auf eine höhere Temperatur als den Träger zu bringen, wenn eine Mehrzahl von Halbleiterkörper auf einen Träger auflegiert werden soll. In diesem Falle wird nur der jeweils einzulegierende Halbleiterkörper kurz auf Legiertemperatur erhitzt. Die bereits einlegierten Halbleiterkörper bleiben kühler, werden also thermisch nicht so belastet.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, in der die Fig. 1 und 2 in Seiten- und Vorderansicht eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung mit einem Saugröhrchen, einem Halter und einem im Schnitt gezeichneten Metallblock mit Heizpatrone zur berührungslosen Erwärmung zeigt und die Fig. 3 die Anordnung der Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 an einem Gerät zum Auf legieren von Halbleiterkörpern auf Träger veranschaulicht.
  • Der Halbleiterkristall wird also in bekannter Weise auf der der Kontaktierungsfläche abgelegenen Oberflächenseite zum Auflegieren mit dem Saugröhrchen 1 aufgenommen. Die Bohrung des Saugröhrchens 1 steht über eine Bohrung im Halter 3 und einem Vakuumschlauch 9 mit einer nichtgezeigten Vakuumpumpe in Verbindung. Auf diese Weise wird also der Halbleiterkörper an das Saugröhrchen 1 angesaugt und kann zum Trägerkörper transportiert werden.
  • Bei dem praktisch bewährten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 wird zur berührungslosen Heizung des Saugröhrchens 1 ein Metallblock 4 verwendet, der in einer Bohrung 5 eine elektrische Heizpatrone 6 aufnimmt. In der bevorzugten Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 ist durch Strichelung angedeutet, wie die Heizvorrichtung nach oben zum Halter 3 des Saugröhrchens 1 abgeklappt werden kann. Dadurch kann mühelos ein Auswechseln des Saugröhrchens durchgeführt werden. (Für Ultraschall-Vibration ist für jede Kristallgröße ein besonderes Saugröhrchen notwendig.) Da die Heizvorrichtung einen Schlitz 7 aufweist, umgibt sie das Saugröhrchen 1 und den Halter berührungslos auf drei Seiten. Dadurch ist bereits ein ausreichend guter Wärmeübergang von der elektrischen Heizpatrone 6 her gegeben. Natürlich kann auch die Heizvorrichtung derart abgewandelt werden, daß sie den Halter 3 und das Saugröhrchen 1 praktisch vollständig umgibt. Eine derartige Ausbildung würde dann in Richtung des Halters 3 aufgeschoben.
  • Die Fig. 3 zeigt im Prinzip de'n gesamten Aufbau einer Auf legierungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung. Die Vorrichtung mit Halterung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist gestrichelt gezeichnet. Der Vakuumschlauch 9 ist nicht gezeichnet. An einem Ständer 8 sind ein Mikroskop 10 zur Kontrolle des Legierungsvorgangs, der als Halter 3 des Saugröhrchens 1 ausgebildete Schwingrüssel des Ultraschallgenerators 12 und die Heizplatte 13 angebracht, auf welche der Träger 2 angeordnet wird. Die Halterung 11 trägt die abklappbare Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung gemäß den Fig. 1 und 2. Diese Vorrichtung begünstigt im übrigen auch die Zuführung eines Schutzgases, da die Arbeitsfläche nach oben hin weitgehend abgedeckt ist. Die Vorrichtung kann ohne weiteres an handelsüblichen Vorrichtungen gemäß der Fig. 3 angebaut werden. Die Temperatur des Saugröhrchens 1 kann huber einen Drehtrafo, der die Heizleistung der Heizpatrone 6 einstellbar macht, auf den Optimalwert gebracht werden.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Verfahren zum Auflegieren mindestens eines Halbleiterkörpers auf einen Träger durch ein Lot unter Verwendung eines Saugröhrchens, welches den Halbleiterkörper auf den Träger transportiert und ihn beim Verlöten mit dem Träger anpreßt, dadurch gekennzeichnetS daß das Saugröhrchen (1) mit dem angesaugten Halbleiterkörper im Ultraschallbereich zur Vibration gebracht und berührungslos durch Konvektions- und/oder Strahlungsheizung erhitzt wird, und daß der Halbleiterkörper an den ebenfalls erhitzten Trägerkörper angedrückt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugröhrchen (1) mit dem Halbleiterkörper auf eine höhere Temperatur als der Träger (2) gebracht wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugröhrchen (1) und/oder der Halter (3) des Saugröhrchens (1) mittels eines Metallblocks (4) erhitzt wird, welcher das Saugröhrchen (1) und/oder den Halter (3) zumindest teilweise berührungslos umgibt.
  4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallblock (4) eine Bohrung (5) zur Aufnahme einer Heizpatrone (6) und einen Schlitz (7) aufweist, der das Saugröhrchen (1) und/oder den Halter (3) zur berührungslosen Erhitzung beim Auflegieren des Halbleiterkörpers aufnehmen kann.
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