DE2037524A1 - Verfahren zur Herstellung eines in Glas gekapselten Halbleiterbauelements - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines in Glas gekapselten Halbleiterbauelements

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DE2037524A1
DE2037524A1 DE19702037524 DE2037524A DE2037524A1 DE 2037524 A1 DE2037524 A1 DE 2037524A1 DE 19702037524 DE19702037524 DE 19702037524 DE 2037524 A DE2037524 A DE 2037524A DE 2037524 A1 DE2037524 A1 DE 2037524A1
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Edward George. Auburn NY Trefft (V St A ) R
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Description

, Patenfanwälie
Dr.-Ing. Wilhelm Reichel Dipl-Ing. Wolfgang Beichel
6 Frankfurt a. M. 1
Parksiraß© 13 6350
GENERAL ELECTRIC COMPANY, Schenectady, N.Y., VStA
Verfahren zur Herstellung eines in Glas gekapselten Halbleiterbauelements
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines in Glas gekapselten und passivierten Halbleiterbauelements mit verbesserter Stabilität und besseren Spannungssperr eigenschaften«,
In Glas eingekapselte und passivierte Halbleiterbauelemente weisen einen weiten Anwendungsbereich auf. Gewöhnlich werden solche Bau-'elemente dadurch gebildet, daß eine dicke Glasschicht um ein Halbleiterkristallplättchen geschmolzen wird, an welchem metallisierte Kontakte, Stützplatten und Zuführungsleitungen befestigt sind. Diese Bauelemente wurden zwar auf dem Markt günstig aufgenommen, da ihre niedrigen Herstellungskosten und ihre stabile Arbeitsweise günstig miteinander abgestimmt sind, jedoch hat es sich herausgestellt, daß die Arbeitsweise dieser Bauelemente nicht die Erwartungen erfüllt, wenn man sie mit auf andere Weise zusammengesetzten Halbleiterbauelementen vergleicht. Beispielsweise sind die Sperrspannungseigenschaften von in Glas gekapselten und passivierten Halbleiterbauelementen schlechter als es sich bei einer bestimmten Auswahl von Plättchen erwarten ließe, und häufig treten auch Störungen dieser Bauelemente plötzlicher auf als bei anderen Bauelementen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung von in Glas gekapselten und passivierten Halbleiterbauelementen zu schaffen, die eine, größere Sperrspannung und e4ne bessere Betriebsstabilität aufweisen und bei denen ©in plötzliches Versagen weitgehend ausgeschaltet ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß. ein Plättchen von einem Halbleiterkristall abgetrennt wird9 der zwei gegenüberliegende Hauptflächen sowie einen dazwischen angeordneten Übergang auf-■ weist, so daß das Plättchen mit swei ¥oneinander getrennten Ober™ flächenteilen9 die den Hauptfllchen des ursprünglichen Kristalls entsprechen* wad einer Umfangsfläche versehen ist, die durch das Abtrennen entsteht wad die den Umfang des Übergangs schneidet, daß die UmfangsflMche des Plättehens neben dem Übergang in einer metallionenfreien Ifegsbung geätzt wird, daß das Plättchen mit einer metallionenfreien Flüssigkeit gespült'wird* -daß:das Platt-, chen zwischen Haltersangsplatten befestigt wirdp die auf den beiden . voneinander getresmten Oberflächenteilen siteess^ so" daß die Um-™ fangsflache frei bleibtp daß ©ine dick© Glaspassivierungsschicht an der Usfangsfläclie des Plättchens über u®m Übergang aufgebracht wirds daß das ßlas geschmolzen wirds damit ©ine einheitliche undurchlässige dick© Glaspassivierungs·= und" »hüllschicht entsteht s ■ die die Schnittliaie des Übergangs mit der Umfangsfläche umgibt und zäh an dem Plättchen haftet'und daß Kontakte an den glasfreien Oberflächen angebracht werden„
Ausführungsformes des erfindtmgggeaäßen Verfahrens werden nachstehend an Hand der Zeichnungen beispielshalber besehri.ebeno Dabei zeigen;
^ Fig. 1 ©ia scheiiatisclies Diagramm eines Verfahrens gemäß der
W ■ Erfindung,
Fig. 2 eine Ansicht meteerey auf einem 6ryndkSs^®2° befestigter
Plättchen to» ©beiii, " - -
Fig„ 3 einen Seimitt längs dar Linie -3-3 in Fig» Z9 wobei das Plättchaa scheanatisch dargestellt ists
Fig. 4 einen Schnitt eiaes glasi@rtea Plättchens swischen zwei
Halteruägaplatten und
Fig. 5 einen Schnitt durch ein-,^
Halbleitei»taii@lement <>
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Bei der Herstellung von Übergingen enthaltenden Halbleiter« kristallplättchen» die bei in Glas gekapselten Halbleiter* bauelementen verwendet werden sollen, geht man zweckmäßigerweise zunächst von einer monokristallinen Siliciumplatte aus, die dadurch gekennzeichnet ist» daß sie gegenüberliegende planare Hauptflächen aufweist, die im wesentlichen parallel zueinander sind. Es können ein oder mehrere Übergänge in der Halbleiterplatte durch Diffusion, Legierung oder nach einem . anderen bekannten Verfahren zunächst hergestellt werden. Die Platte hat die Form einer kreisförmigen Scheibe mit einem Durchmesser von 2,5 bis 5 cm, sie kann jedoch in den verschiedensten Formen und Größen verwendet werden, vorausgesetzt na-
türlich, daß die Platte genügend groß ist, so daß mindestens ein Plättchen darauf gebildet werden kann.
•Die Unterteilung der Platte zur Herstellung der Plättchen, wie es durch Verfahrensschritt A in Fig. 1 angedeutet ist, kann nach irgendeinem von verschiedenen Wegen durchgeführt werden. Bei einem bevorzugten Verfahren ist eine Halbleiterplatte;lösbar mit einer Hauptfläche an einem keine Verunreinigungen abgebenden Körper, beispielsweise Glas, Quarz, usw. angebracht. Dies kmtn beispielsweise dadurch erreicht werden, daß ein Wachs als Klebemittel verwendet wird, durch den die Platte in ihrer Stellung gehalten wird. An der gegenüberliegenden Hauptfläche der Platte können eine oder mehrere voneinander getrennte Schutzscheiben lösbar angebracht sein. Es kann wiederum Wachs verwendet werden, um ein Haften sicherzustellen. Die Plattenoberfläche, die die Schutzscheiben trägt, wird dann sandgestrahlt, so daß die Teile der Platte, die nicht durch die Schutzscheiben geschützt sind, abgetragen werden und ein getrenntes Plättchen unter 3eder der Schutzscheiben übrig bleibt. Es ist ein kennzeichnendes Merkmal beim Sandstrahlen, daß die Uafangsfläche der Plättchen, die durch Abtragen der Platte entsteht und zwischen entgegengesetzten Hauptflächen der Platte verläuft, die nun den gegenüberliegenden planeren Flächen jedes Plättchens entsprechen, etwas ge-
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neigt sind, so daß die Plättchen direkt neben der Schutzscheibe mit deren Geometrie Übereinstimmen„ während sich ihr Querschnitt zu dem Grundkörper hin allmählich vergrößerte Wenn die Platte ursprünglich so ausgerichtet war„ daß eine Zone größeren spezifischen Widerstands näher an den Schutzscheiben liegt, als eine Zone geringeren spezifischen Widerstands, wobei zwischen beiden ein Übergang gebildet ist» dann entsteht, dort wo der Übergang den Rand schneidet, mit der Umfangsflache jedes Plättchens ein positiver Neigungswinkel» so daß eine günstige Feldausdehnung auftritt, die dazu beiträgt, die maximale Spannung, die durch die Plättchen sicher abgesperrt werden kann, zu erhöhen. Die Plättchen können natürlich von der Platte durch andere bekannte Verfahren als Sandstrahlen, beispielsweise durch Ritzen, Sägen, Ätzen, Läppen uswo„ abgetrennt werden.
In den Figuren 2 und 3 ist ein Beispiel für eine Anordnung von lösbar befestigten Plättchen dargestellt, wie sie sich direkt nach der Unterteilung durch Sandstrahlen.ergibt." Auf einem Befestigungsgrundkörper 1 sind mehrere Plättchen 3 mit Hilfe einer lösbaren Klebeschicht § befestigt. Ein Hauptflächenteil 7 des Plättchens ist an die Klebeschicht angesetzt und bildet einen stehenbleibenden Teil einer Hauptfläche der ursprünglichen Platte 9» wie es durch gestrichelte Linien in Figo 3 dar» gestellt ist. Das Plättchen weist'einen gegenüberliegenden . . Hauptflächenteil 11 auf, dessen Fläche .etiras kleiner ist als die des Hauptflächenteils 7. Auf dem Hauptflächenteil 11 befindet sich eine entfernbare Klebeschicht 13, die eine Schutzscheibe 14 festhält, die insbesondere aus einem gegen Abtragung widerstandsfähigen Werkstoff, beispielsweise aus Quarz, Metall usw., besteht. Der Oberflächenteil 11 ist auch ein stehenbleibender Teil der ursprünglichen Platte« Das Plättchen ist wegen der einfachereren Darstellung mit einem einzigen Übergang 15 dargestellt, der zwischen den Hauptflächenteilen liegt, es ist jedoch einleuchtend, daß irgendeine Anzahl von übergängen vorhanden sein kann. Bei der dargestellten Ausführungsform wird
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der Übergang durch Zonen 17 und 19 gebildet, die Eigenschaften entgegengesetzten Leitungstyps aufweisen sowie durch eine Zone 19, die vorzugsweise einen höheren spezifischen Widerstand hat* Der gesamte Umfangsrand des Übergangs des Plättchens wird von einer abgeschrägten Umfangsflache 21 umgeben, die durch die Trennflächen zwischen den Hauptflächen gebildet wird. Wie schematisch angedeutet, enthält eine dünne Schicht 23 des Kristalls, die an der Umfangsflache liegt, eine entsprechende Menge von Kristallgitterfremdstoffen und/oder Verunreinigungen, so daß bei dieser Herstellungsstufe das Plättchen keine nennenswerten Spannungen sperren kann, obwohl die Umfangsflache in geeigneter Weise abgeschrägt ist. .
Die Plättchen können von dem Grundkörper abgenommen werden und der zurückbleibende Wachs oder anderer Klebstoff kann nach bekannten Verfahren entfernt werden. Wenn Wachs als Klebemittel verwendet wird, dann kann dieser Wachs von den Plättchen abgelöst werden, so daß die Plättchen in ein geeignetes Lösungsmittel für diesen Wachs eingetaucht werden, beispielsweise in Trichlorethylen, und das Lösungsmittel kann dadurch entfernt werden, daß die Plättchen in einen aliphatischen Alkohol, beispielsweise Methyl- oder Isopropylalkohol eingetaucht werden. Der zurückbleibende Alkohol kann dadurch entfernt werden, daß die Plättchen lediglich an Luft getrocknet werden.
Um die Umfangsoberflächenfremdstoffe und/oder-verunreinigungen zu entfernen, wird die Umfangsflache jedes Plattchens,und zwar mindestens der Teil neben dem Schnitt mit dem Spannungssperr-•übergang oder den -übergängen,mit einem sauren Ätzmittel in Berührung gebracht, welches den Fremdstoffe oder Verunreinigungen enthaltenden Teil des Kristalls entfernen kann. Dies ist als Verfahrensschritt B in Fig. .1 dargestellt. Für SiIi- · dumplättchen eignen sich saure Ätzmittel, wie dreiteilige Mischungen aus Salpetersäure, Flußsäure und Phosphorsäure; Salpetersäure, Flußsäure und Eisessig; usw. sehr gut» Es hat sich herausgestellt, daß man eine beträchtliche Verbesserung
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der Sperrspannungseigenschaften für Plättchen gegenüber bekannten Herstellungsverfahren erreichen kann, wemi das Ätzen der Umfangsflachen der Plättchen in..einer in wesentlichen metallionenfreien Umgebung vorgenommen wird ·=» d,he-, in einer Umgebung, die im wesentlichen frei von Metallionen ist, verglichen mit der relativ kleinen Zahlp di© anfänglich auf der Umfangsf lache des Plättchens vorhanden sein kann» Nach den bekannten Verfahren wird die Platte vox5 Aufteilung in Plättchen mit einer Kontaktmetallisierung vorgesehen und gewöhnlich auch mit Ansetzplatten, bevor die Umfangsfläch® d©s Plättchens geätzt wird β Im Gegensatz dazu wird bei de» vorliegenden Verfahren keine Metallisierung irgendeiner Art auf der Platte oder den Plättchen vorgesehen!, die mit dem Ätzmittel in Berührung kommen kann. Durch Weglassen der Metallisierung, die an den Plättchen vorgesehen werden muß, gelingt es8 die Spannungssperreigenschaften zu verbessern» Für diesen Vorteil soll nun keine besondere Theorie aufgestellt werden, es ist jedoch anzunehmen, daß das Ätzen der Plättchen in einer im wesentlichen metallionenfreien Umgebung eine Wiedermetallisierung - d.h. eine Wiederablagerung - von Metallionen auf den Kristalloberflächen, die durch Ätzen gerade freigelegt worden sind, verhindert oder stark vermindert.
Da einige Metallionen in dem Ätzmittel vorhanden sein können, die von den metallischen Verunreinigungen stammen, die in die Umfangsfläche der Plättchen während der Unterteilung eingeführt werden, besteht eine wünschenswert© Vorsichtsmaßnahme darin, das Plättchen-mit einer metallionenfreien Flüssigkeit, beispielsweise destilliertem oder entionisiertem Wasser, direkt nach dem Ätzen zu spülen» Damit wird auch der geringste Anteil von Metallionenverunreinigungen, der in dem Ätznittel nach dessen Verwendung vorhanden sein kaim, an einer Wiedermetallisierung auf der« Plättchenoberfläche gehindert„ Das entionisierte Wasser verdünnt und spült das Ätzmittel rasch hinweg und vermindert dadurch die Metalllonenkonze&tration. Leitungswasser, welches so weit entlonlsiert worden ist, d®B se @ia©a apezifi-
sehen Widerstand von 10 Qhmzentimeter oder mehr aufweist, ist sehr gut geeignet. Wenn auch das Spülen der Plättchen mit.einer im wesentlichen metallionenfreien Flüssigkeit nicht voll wirksam ist, wenn das Ätzen in einer metallionenhaltigen Umgebung vorgenommen worden ist, da die Metallionenkonzentration zu groß ist um ein augenblickliches Wiedermetallisieren zu verhindern, so wird doch dadurch, daß die Plättchen in eine im wesentlichen metallionenfreie Ätzustgebung gebracht werden und auch dadurch, daß eine SpUIflüssigkeit verwendet wird, die im wesentlichen metallionenfrei ist» die Fähigkeit der Metallionen zur Wiedermetallisierung stark vermindert und es lassen sich außergewöhnlich saubere und verunreinigungsfreie Umfangsoberflächen an den Plättchen erreichen. Der Verfahrensschritt des Spülens ist in Fig. 1 als Stufe C bezeichnet.
Gemäß einem vevorzugten Verfahren wird ein Quarzkörper dazu verwendet, die Plättchen und Metallscheiben zu befestigen, die wiederum die Plättchen während des Sandstrahlen schützen.Metallscheiben werden vorgezogen,weil sie einen äußerst großen Widerstand gegen Abtragung beim Sandstrahlen aufweisen.Die Plättchen und der Grundkörper sowie die Scheiben,die daran befestigt sind,,-werden einem vorläufigen Ätzvorgang ausgesetzt, nachdem gespült wird. Daraufhin werden die Plättchen von dem Grundkörper und den Scheiben abgenommen und allein in einen Polytetrafluoräthylenbecher eingegeben, der das Ätzmittel zum Ätzen in einer im wesentlichen metallionenfreien Umgebung enthält. Das Ätzmittel wird te'ilweise aus dem Becher abgegossen, und es wird eine Spülflüssigkeit eingegeben. Wenn die Schutzscheiben aus Glas oder Quarz gebildet sind, dann könnte das vorläufige Ätzen vor dem Abnehmen vollständig ausgeschaltet werden oder dieser vorläufige Ätzvorgang könnte als einziger Ätzvorgang verwendet werden. Es hat sich herausgestellt, daß es vorteilhaft ist, die Hauptoberflächen des Plättchens vor einer Berührung mit dem Ätzmittel zu schützen, damit man einen besseren ohmschen Kontakt damit erhält. Deshalb ist es vorzuziehen, min-
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destens einen der Ätzschritte durchzuführen, während die Plättchen an dem Grundkörper und den Scheiben befestigt sind.
Eine Passivierung der Plättchen und eine Einkapselung wird dadurch erreicht, daß ein Plättchen zwischen Halterungsplatten befestigt wird, die mit den voneinander getrennten entgegengesetzten Hauptflächenteilen zusammenwirken, wie es durch den Verfahrensschritt D in Fig. 1 angedeutet ist. Die Halterungs- , platten sind vorzugsweise so dimensioniert, daß sie bis zu dem Umfang des Hauptflächenteiles reichen, zu dem sie gehören. Dementsprechend maskieren die Halterungsplatten die Hauptflächenteile des Plättchens entsprechend und sie vermeiden gleichzeitig ein unerwünschtes Überstehen der Platten über die Umfangsflache.
Auf die freiliegende Umfangsflache des Plättchens kann nach irgendeinem bekannten Verfahren, so wie es durch den Verfahrensschritt E in Fig. 1 dargestellt ist, eine dicke Glasschicht aufgebracht werden. Der Ausdruck "dicke Glasschicht" bezieht sich, so wie er hier verwendet wird, auf eine Glasschicht, deren Stärke größer ist als 0,025 mm. Vorzügsweise wird eine so dicke Glasschicht verwendet, daß die Umfangsflache passiviert wird, und daß die Glaspassivierungsschicht auch genügend widerstandsfähig ist, daß sie als Gehäuse oder Einkapselung für das Bauelement ohne weitere Abschirmung dient. Wenn man das glasierte Plättchen in ein Hilfsgehäuse einbringen möchte, beispielsweise einen hermetisch abgedichteten Becher, ein gegossenes Plastikgehäuse, eine GlashUlse usw., dann ist es nicht wesentlich, daß die Glasschicht stärker ist als 0,025 mm.
Es kann irgendeine der gut bekannten Glaszusammensetzungen als Passivierungs- und Einkapselungsmittel verwendet werden." Es ist jedoch vorzuziehen "weiches Glas" zu verwenden - d.h. solches Glas, welches eine Schmelztemperatur unter 800 0C aufweist - welches einen relativ geringen thermischen Ausdehnungs-
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koeffizienten aufweist. Das Glas weist gegenüber dem Halbleiterkristall eine thermische Ausdehnungsdifferenz von weniger als 5ΊΟ"" auf. Das bedeutet, daß dann, wenn eine Längeneinheit längs der Oberfläche des Halbleiterbauelements gemessen wird,wobei eine Schicht aus Glas bei oder nahe bei der Verfestigungstemperatur des Glases aufgebracht wird und wobei das Glas anschlie^ ßend auf eine minimale Umgebungstemperatur, die bei der Verwendung eines derartigen Halbleiterbauelements vorkommt, abgekühlt wird, der feststellbare Längenunterschied der Glasschicht im Verhältnis zu dem Halbleiterbauelement pro Längeneinheit, die ursprünglich bei irgendeiner Temperatur zwischen oder bei den beiden Grenzwerten gemessen wurde, nicht größer ist als 5*10" . Die auf diese Weise ausgedrückte thermische Ausdehnungsdifferenz ist ein dimensionsloses Verhältnis von Längen pro Einheitslänge. Wenn man die thermische· Ausdehnungsdifferenz unter 5·10 (vorzugsweise unter 1·10 ) hält, dann sind die thermischen Spannungen, die von dem Glas auf den Halbleiterkörper übertragen werden, auf einem Minimum gehalten, wodurch die Möglichkeit einer Spaltung, eines Bruches oder einer Absplitterung des Glases durch direkt auftretende Spannungen oder durch Ermüdungen während eines thermischen Zyklus vermindert sind. Da die dicke Glasschicht mindestens einen Übergang des Plä^tchens überbrückt, ist es erwünscht, daß das Glas minde-
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stens einen spezifischen Widerstand von 10 Ohmzentimeter aufweist, damit das Auftreten eines irgendwie bedeutsamen Leckstroms an dem übergang, der passiviert werden soll, verhindert wird. Damit die Glasschicht den hohen Feldstärken, die während einer Sperrvorspannung an dem blockierenden Übergang erzeugt werden, wie dies insbesondere für Gleichrichter charakteristisch ist, widersteht, ist sie vorzugsweise so ausgewählt, daß sie eine Durchschlagfestigkeit von mindestens 4000 V/mm und zwar insbesondere mindestens 20000 V/mm für Hochspannungsgleichrich*·, ter aufweist, ·
Zwei Beispiele für weiche Gläser, die die bevorzugten thermischen Ausdehnungskoeffizienten, die Durchschlagfestigkeit und
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den spezifischen Widerstand aufweisen und die sich insbesondere zur Verwendung bei Siliciumplättchen eignen, sind in Tabelle I angegeben, wobei die .Prozentsätze Gewichtsprozentsätze darstellen.
Tabelle I
Zusammensetzung 7574
SiO2 12,35
ZnO 65,03
Al2O3 0,06
B2O3 22,72
CeO2
Bi2O3
PbO
Sb2O3 MB
Nr. 351 9,4 % 60,0
25,0 3,0 0,1 2,0 0,5
Beide Gläser wurden für käuflich erhältliche Halbleiterbauelemente verwendet. Es sind auch andere Zink-Silico-Borat-Gläser bekannt, die den erforderlichen physikalischen Anforderungen genügen. Beispielsweise können die Zink-ßilico-Borat-Gläser verwendet werden, die in der US-PatentscMrlft Nr. 3 113 878 und der US-Patentschrift Nr. 3 441 422 beschrieben sind.
Gemäß einem bevorzugten Verfahren der Erfindung wird die dicke Glasschicht auf der Umfangsfläche des Plättchens dadurch gebildet, daß feinverteilte Glasteilchen aus einer Suspension elektrophoretisch niedergeschlagen werden. Ein elektrophoretischer Niederschlag bringt die besonderen forteile mit sich, daß er genau steuerbar 1st und genau bestimmbar auf die Umfangsfläche aufgebracht werden kann. Die H^ttrungeplatten können dazu verwendet werden, did.von®iBaad®F g®tr®imten:Haiapt-
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flächenteile des Plättchens zu maskieren, so daß der Glasniederschlag auf diesen Flächen stark vermindert ist oder vollkommen verhindert wird. Die Halterungsplatten werden vorzugsweise durch einen äußeren überzug aus dielektrischem Werkstoff vor einer Glasablagerung geschützt. Eine oder beide Halterungsplatten können dazu verwendet werden, das Plättchen auf das gewünschte elektrische Potential für die Glasablagerung zu bringen. Damit ein gleichmäßiger GlasUberzug sichergestellt ist, ist es zweckmäßig, das Plättchen und die zugehörigen Halterungsplatten als eine Einheit während der Glasablagerung zu drehen.
Nach dem besonderen Suspensionsbehandlungsverfahren wird das Glas in feine Teilchen zerteilt durch ein 400 maschiges Sieb passiert. Etwa 5 g des ausgesiebten Glases werden jeweils zu 100 cnr einer Trägerflüssigkeit addiert, beispielsweise zu . Isopropanol, Äthylacetat, Methanol, entionisiertem Wasser usw. Die Suspension wird zunächst mechanisch gerührt und dann für 30 min einer Ultraschallbewegung ausgesetzt. Die Suspension wird dann 30 min stehengelassen, wiederum 5 min gerührt und schließlich nocheinmal für 20 min stehengelassen, bevor die TrägerflUssigkeit mit den Glasteilchen, die von den abgesetzten Teilchen suspendiert sind, abgegossen wird. Es sind natürlich auch andere Verfahren bekannt, um eine Suspension des Glases in der Trägerflüssigkeit zu erreichen. Wenn die Trägerflüssigkeit mit den suspendierten Glasteilchen zur Verwendung in einen Behälter, gegeben worden ist, wird dann Ammoniak durch die Trägerflüssigkeit zur Aktivierung der Lösung gesprudelt. Man kann annehmen, daß Ammoniak hilft eine Oberflächenladung auf die Glasteilchen niederzuschlagen, damit eine Wanderung mit dem Feld zwischen dem Halbleiterplättchen und einer davon getrennten Elektrode auftritt, und man kann annehmen, daß dadurch die Haftfähigkeit des Glases an der Umfangsfläche des Plättchens verbessert wird. Bei den bevorzugten Gläsern, die in Tabelle I angegeben sind, den bevorzugten Trägerflüssigkeiten und bei der Verwendung von Ammoniak als Aktivierungsmittel werden die Glas-
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teilchen positiv geladen und wandern zu der Umfangsfläche des Plättchens, welches gegenüber geerdeten getrennt angeordneten Elektroden auf einem negativen Potential gehalten wird. Bei einer Verwendung von Potentialdifferenzen zwischen der Elektrode und dem Plättchen von 100 bis 200 V und Abständen zwischen beiden von 1 bis 5- cm hat sich ergeben, daß dicke Glasschichten bis zu 2·10 ^ oder 2,5*10 ■ mm Stärke an der stärksten Stelle gebildet werden können. Um eine Einheitlichkeit der Glasschicht zu erreichen, können die Plättchen· während des Niederschlags entweder gedreht werden, so daß alle Teile der Umfangsfläche einheitlich sich der getrennt angeordneten Elektrode nähern oder aber es kann die w getrennt angeordnete Elektrode bei einem ringförmigen Aufbau konzentrisch angeordnet sein, so daß sie zu allen Zeiten gleichen Abstand von allen Teilen der Umfangsfläche hat.
Nach dem Aufbringen des Glases wird das Plättchen vorzugsweise nach einem Austrocknen an Luft erhitzt, wie es durch den Verfahrensschritt F angedeutet ist. Der Zweck dieser Erhitzung besteht darin, daß die Glasteilchen auf eine Temperatur gebracht werden sollen, bei der ihre Viskosität derart vermindert v/ird, daß sie sich vereinigen und eine durchgehende, nicht unterteilte Masse bilden. Da Gläser anders als kristalline Werkstoffe keinen genau definier- * ten Schmelzpunkt aufweisen, sondern ihre Viskosität allmählich abnimmt, wenn sie anwachsenden Temperaturen ausgesetzt werden, kann natürlich auch ein weiter Bereich von Heiztemperatüren sinnvoll angewendet werden, selbst wenn man eine einzige Glasverbindung betrachtet. Dementsprechend ist die Glaserwärmungstemperatur nicht kritisch und jede Temperatur über etwa 630 0C ist bis zu einem gewissen Ausmaß nützlich. Die maximale Erwärmungstemperatur muß natürlich weit unter der Schmelztemperatur des Halbleiterkristalls, aus dem das Plättchen besteht - bei Silicium unter etwa 1000 C - gehalten werden. Es kann besonders vorteilhaft sein, Plättchen, die mit Zink-Silico-Borat-^-Glas überzogen
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sind, auf eine Temperatur in einem Bereich von 500 bis 615 0G für 5 min oder eine längere Zeit vorzuwärmen, um sie dann auf einer Temperatur in einem Bereich von 650 bis 750 0C für 5 bis 60 min zu halten und danach das Glas anzulassen, dadurch daß das Plättchen für mindestens 30 min jedoch vorzugsweise für mehr als 1 h auf der Vorerwärmungstemperatur gehalten wird. Wenn man etwas höhere Temperaturbereiche zum Erwärmen auswählt, dann lassen sich die Zeiten natürlich vermindern oder umgekehrt.
Um den physikalischen Aufbau zwischen Plättchenumfangsflache, den Halterungsplatten und der dicken .Glasschicht darzustellen, sei auf Fig. 4 verwiesen. Das Plättchen 3 ist mit einem ersten Hauptflächenteil an einer ersten Halterungsplatte 25 befestigt. Die erste Halterungsplatte besteht aus einem elektrisch leitenden mittleren Teil 27» an dem ein Befestigungsstift 29 leitend angebracht ist und der eine dielektrische äußere .Oberflächenschicht 31 aufweist. Die äußere Oberflächenschicht der Halterungsplatte ragt nicht über den ersten Hauptflächenteil hinaus, sondern schließt mit deren Umfang ab. Eine zweite Halterungsplatte ist ähnlich ausgebildet wie die erste Halterungsplatte, und sie weist einen mittleren leitenden Teil 33 und einen leitenden Befestigungsstift 37 auf, die von einer äußeren Oberflächenschicht 39 bedeckt sind. Die zweite Halterungsplatte unterscheidet sich von der ersten Halterungsplatte dadurch, daß sie unterschiedlich bemessen ist, so daß sie mit dem Umfang des zweiten Hauptflächenteils 11 abschließt, welcher wegen der Abschrägung der Umfangsflache 21 des Plättchens etwas kleiner ist als der erste Hauptflächenteil. Wenn die Strombelastbarkeit des fertigen Bauelements nicht eine Kontaktfläche erfordert, die die gesamten Oberflächenteile des Plättchens einnehmen» dann können die Halterungsplatten so dimensioniert sein, daß sie wesentlich kleiner sind als die zugehörigen Oberflächenteile. Es ist eine ringförmige dicke Glasschicht 41 dargestellt, die um die Umfangsflache des Plättchens herum derart
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angeordnet ist, daß sie über dem Übergang 15 des Plättchens liegt und diesen passiviert. Die Befestigungsstifte 29 und 37 liegen in einer gemeinsamen Achse 43, um die Drehung des Plättchens und der Halterungsplatten zu erleichtern.
Die in Fig. 4 dargestellte Anordnung ist für eine elektrophoretische Abscheidung der dicken Glasschicht sehr vorteilhaft, da sie es ermöglicht, daß eine direkte elektrische Verbindung zu einer oder zu beiden Halterungsplatten hergestellt werden kann, und weil gleichzeitig die Halterungsplatten und die Befestigungsstifte von einer Abscheidung von Glas abgeschirmt sind, so daß das Glas lediglich auf die W Umfangsflache des Plättchens aufgebracht wird· Wenn eine hitzebeständige isolierende äußere Oberflächenschicht, beispielsweise aus hartem Glas oder Keramik, auf die Halterungsplatten aufgebracht worden ist, dann können die Halterungsplatten während des Zusammenschmelzens der dicken Glasschicht in ihrer vorgesehenen Stellung bleiben. Andererseits können hitzebeständige Halterungsplatten zur Halterung der Plättchen während der Erhitzung eingesetzt werden» Um die Bildung einer einheitlichen Glasschicht sicherzustellen, wird die Anordnung sowohl während der Elektrophorese als auch der Erhitzung um die zentrische Achse 43 gedreht.
b Nachdem das Plättchen zwischen den Halterungsplatten in der dargestellten Anordnung eingeglast ist, kann es von den Halterungsplatten abgenommen werden und es können Kontakte an den gegenüberliegenden Hauptflächenteilen angebracht werden, ; so wie es durch den Verfahrensschritt C in Flg. 1 angedeutet \ 1st. In den meisten Fallen bewirken di@ Haltermgsplatten ! eine ausreichende Maskierung, so daß ©ine -Kontaktmetallisie- > rung direkt nach der Freigabe des Plättchens auf diesen Oberflächen aufgebracht werden kanu. Wenn''Jedoch Glas, zu-einem oder zu beiden der'Hauptflächenteile gelange» sollte,, dann _: . kann es in eifächer Weise entweder vor oder nach d@r Erhitzung, (vorzugsweise Jedoch vor der Erhitzung, ds @m in üi@mm Ver-
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fahrenszustand sehr weich ist), durch bekannte Verfahren entfernt werden. Es ist ein besonderer Vorteil des beschriebenen Verfahrens, daß es nicht notwendig ist, Stützplatten für das Plättchen zu verwenden, wie es bei bekannten Verfahren notwendig ist. Die Plättchen können vielmehr ohne Stützplatten hergestellt und verwendet werden, wobei eine Kontaktmetallisierung weich festgelötet wird oder das Plättchen lediglich durch Einspannen befestigt wird. Eine Kontaktmetallisierung zusam- · men mit der dicken Glasschicht kapseln das Plättchen vollständig ein und ermöglichen es, daß ein fertiges Bauelement ohne zusätzliche Einkapselung hergestellt werden kann.
DiejVorteile der beschriebenen Anordnung lassen sich leicht an Hand des Aufbaus^e^^fiÄSFdnung, die in Fig. 5 dargestellt ist, erkennen. Das Plättchen 101, welches einen übergang 103 auf-' weist, ist mit einer Kontaktmetallisierung 105 an beiden gegenüberliegenden Hauptflächenteilen versehen. Diese Kontaktmetallisierung wird an dem "albleiterkristall vor dem Abtrennen der Plättchen von der Platte angebracht und ist folglich während des ganzen Verfahrens vorhanden. Aus diesem Grund ist die abgeschrägte Umfangsflache 107 der Platte nicht frei von Metallionen, was für Vorrichtungen gemäß dem beschriebenen Verfahren charakteristisch ist. Anstelle der Verwendung von getrennten Halterungsplatten zur Befestigung des Plättchens für den Niederschlag von Glas, werden Stutzplatten 109 mit der Kontaktmetallisierung vor dem Niederschlag des Glases zusammengebracht. Beide Stützplatten sind gleichgroß, so daß mindestens eine der Stützplatten über den angrenzenden Rand der Umfangsflache des Plättchens ragt. Zuführungsleitungen 111 sind mit den Stützplatten verbunden. Die dicke Glasschicht 113 überdeckt sowohl die Umfangsfläche des Plättchens als auch die Umfangsränder der Stützplatten. Damit sind die Stützplatten mit dem Glas verbunden, und sie können nicht ohne weiteres entfernt werden, damit ein Bauelement ohne Stützplatten geschaffen wird oder damit die Stützplatten bei der Herstellung weiterer Plätt-
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chen wieder verwendet werden können.Man hat auch festgestellt ,.daß das Glas häufig nicht die Umfangsflache des Plättchens neben dem überragenden Rand der einen Stützplätte benetzt, so daß ein Hohlraum in dem Bauelement entsteht. Solch ein Hohlraum ist wahrscheinlich die Ursache für ein rasches Schadhaftwerden, welches bei einigen glasgekapselten und passivierten Halbleiterbauelementen auftritt, und es ist. wahrscheinlich auch dadurch schon vom Werkstoff her beigetragen» daß diese Bauelemente keine großen Spannungen sperren können. In Fig. 4 läßt sich erkennen, daß die dicke Glasschicht an der vollständigen Umfangsflache des Plättchens anliegt, so daß keine Hohlräume zwischen dem Glas und dem Plättchen gebildet werden.
Bei der Herstellung von dicken Glasschichten an den Umfangsflachen von Plättchen hat sich ergeben, daß eine einheitlichere Verteilung und Häftling des Glases an der Kristalloberfläche erreicht werden kann, wenn die Plättchenoberfläche, die überzogen werden soll, zunächst oxidiert wird. Wenn die Glasschicht durch Elektrophorese abgeschieden werden soll, wie es vorzuziehen 1st, dann muß der Oxidüberzug an der Umfangsflache genügend dünn gehalten werden, daß er nicht eine elektrisch isolierender Randschicht bildet. Es hat sich ganz unerwarteterweise erwiesen, daß dünne aufgewachsene Oxidüberzüge an den umfangsflachen bis zu einer Stärke von 500 A gebildet werden können, ohne daß die nachfolgende elektrophoretische Abscheidung auf dem Glas nachteilig beeinflußt wird. Da die vorhergehende Oxydierung der Umfangsflächen ein wahlweises Merkmal des beschriebenen Verfahrens ist, ist die minimale Stärke des Oxidüberschusses nicht besonders kritisch. Irgendeine vorgesehene Oxydierung verbessert in gewissem Maße die Benetzbarkeit der Umfangsflache. Es ergaben sich Jedoch besondere Vorteile für die Glasbenetzbarkeit bei Oxidüberzügen mit jeiner Stärke von mehr als 25 A. Oxidüberzüge mit einer Stärke bis zu 100 A ' / können ohne weiteres dadurch erreicht werden, daß die SiIiciumplättchenoberflachen mit einem stark oxydierenden Mittel, beispielsweise konzentrierter Salpetersäure und Wasserstoff'-
Superoxid in Berührung gebracht werden. Beispielsweise hat sich das Eintauchen von Siliciumplättchen in kochende Salpetersäure für eine bis zwanzig Minuten zur Herstellung einer sehr zufriedenstellenden Befeuchtigungsbehandlung als geeignet erwiesen. Die maximale Zeit, der die Plättchen dem Oxydierungsmittel ausgesetzt werden, ist nicht kritisch, da die Oxydationsgeschwindigkeit allmählich abnimmt, wenn die Oxydationsschicht in ihrer Stärke wächst. Das Oxid kann zwar der Umfangsflache aufgewachsen werden, jedoch kann es auch nach anderen bekannten Verfahren, beispielsweise durch Dampfniederschlag, abgelagert werden.
Nach einer abgewandelten Form des Verfahrens können die Verfahrensschritte F und G gleichzeitig ausgeführt werden, .dadurch daß die Kontaktmetallisierung zusammen mit den Stützplatten an den Plattchenoberflachen und zwischen den Befestigungsplatten vor der Glasverschmelung aufgebracht werden* Gemäß einer bevorzugten Verfahrensart kann ein Glasbrei an der umfangsflache des Plättchens durch Elektrophorese oder andere Glasniederschlagverfahren aufgebracht werden und es kann Strahlungsenergie auf das Plättchen gerichtet werden, damit das Glas bis auf seine Schmelztemperatur erhitzt wird. Diese Lösung ist insbesondere bei durchsichtigen Gläsern vorteilhaft, da die Strahlungsenergie durch das Glas hindurchgeht und an der Zwischen- ■ fläche zwischen dem Glas und dem Plättchen in Wärme umgewandelt wird. Dadurch wird das Glas von innen nach außen erwärmt, wodurch eine innige Verbindung des Glases mit der Oberfläche des Plättchens erreicht wird und das Entweichen von flüchtigen Bestandteilen aus dem Glas vor dem Verschmelzen erleichtert und die Bildung von Blasen in dem Glas verhindert wird. Damit ■ die Befestigungsplatten das Plättchen nicht beschädigen oder direkt an diesem festhaften, können sie aus einem hitzebestän-- , digen Werkstoff, beispielsweise aus Bornitrid, Graphit, hartem Glas, Keramik usw. bestehen. Wenn eine Kontaktmetallisierung zwischen den Befestigungsplatten und dem Plättchen gebracht ist, dann kann sie während des Schmelzens des Glases mit der
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Plättchenoberfläche verschmelzen. Beispielsweise können Aluminiumkontakte entweder mit rein ohmscher oder gleichrichtender Arbeitsweise auf diese Weise befestigt werden. Die Verfahrensschritte E1 F und G können alle zu einem einzigen Arbeitsgang kombiniert werden, wobei das Glas an dem Plättchen im geschmolzenen oder weichen Zustand aufgebracht wird.

Claims (13)

  1. Patentansprüche
    M J Verfahren zum Herstellen eines in Glas gekapselten und passivierten Halbleiterbauelements mit verbesserter Stabilität und . besseren Spannungssperreigenschaften,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein Plättchen (3) von einem Halbleiterkristall (1) abgetrennt wird, der zwei gegenüberliegende Hauptflächen sowie einen dazwischen angeordneten Übergang (15)aufweist, so daß das Plättchen (2) mit zwei voneinander getrennten Oberflächenteilen (7,11), die den Hauptflächen des ursprünglichen Kristalls (1) entsprechen, und einer Umfangsflache (21) versehen ist, die durch das Abtrennen entsteht und· die den Umfang des Übergangs (15) schneidet, daß die Umfangsflache (21) des Plättchens (3) neben dem Übergang (15) in einer metallionenfreien Umgebung geätzt wird, fdaß das Plättchen (3) mit einer metallionenfreien Flüssigkeit gespült wird, daß das Plättchen (3) zwischen Halterungsplatten befestigt wird, die auf den beiden voneinander getrennten Oberflächenteilen (7,11) sitzen, so daß die Umfangsflache (21) frei bleibt, daß eine dicke Glaspassivierungsschicht (41) an der Umfangsf lache des Plättchens (3) Über dem übergang (15) aufgebracht wird, daß das Glas verschmolzen wird, damit eine einheitlich undurchlässige dicke Glaspassivierungs- und -hüllschicht entsteht, die die Schnittlinie des Übergangs (.15) mit der Umfangsflache (21) umgibt und zäh an dem Plättchen (3) haftet und daß Kontakte an den glasfreien Oberflächen angebracht werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung eines Halbleiterbauelements ohne jegliche Hohlräume zwischen der Glaseinkapselung und der Umfangsflache,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungsplatten so bemessen sind, daß sie innerhalb ' der Ränder beider voneinander getrennter Flächen (7,11) des Plättchens (3) liegen, ;
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung eines Halbleiterbauelements ohne jegliche Hohlräume zwischen der Glaseinkapselung und der Umfangsflache,
    d a d u r-c h gekennzei ch net, daß die Halterungsplatten so bemessen sind, daß ihre Ränder mit den Rändern der beiden voneinander getrennten Hauptflächenteile (7,11) des Plättchens (3) übereinstimmen.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch- gekennzeichnet,
    daß die Halterungsplatten und das Plättchen (3) um eine zentrische durch sie hindurchführende Achse (43) gedreht werden, wäh™ P rend das Glas verschmolzen wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte an den beiden voneinander getrennten Oberflächenteilen (7,11) des Plättchens (3) gleichzeitig mit dem Verschmelzen des Glases angebracht werden.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas an dem Plättchen (3) im geschmolzenen Zustand angebracht wird.
  7. & 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen (3) durch Sandstrahlen gebildet wird, so daß die beiden Oberflächenteile ungleiche Größe aufweisen und die Umfangsflache (21) an der Schnittlinie mit dem Übergang (15) positiv geneigt ist.
  8. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen (3) mit einer Säure geätzt wird, damit Oberflächenbeschädigungen, die beim Unterteilen entstanden sind, entfernt werden und daß das Plättchen rasch mit einer großen Menge von entionisiertem Wasser, welches einen spezifischen Widerstand von mehr als 10 Ohmzentimeter aufweist, freigespült wird.
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  9. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Glasschicht (41) wahlweise an der Umfangsfläche (21) durch Elektrophorese aufgebracht wird.
  10. 10. Verfahren .nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsfläche (21) des Plättchens (3) derart behandelt wird, daß die Benetzbarkeit durch Glas verbessert wird und daß eine Glasschicht wahlweise auf der Umfangsfläche durch Elektrophorese aufgebracht wird.
  11. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen des Glases, das Verschmelzen des Glases und das Anbringen der Kontakte gleichzeitig ausgeführt wird, dadurch daß metallisierte Kontakte zwischen die hitzebeständigen Befestigungsplatten und die Plättchenoberflächenteile gebracht werden und daß das Glas in geschmolzenem Zustand auf die Umfangsfläche (21) aufgebracht wird, so daß die Wärme des Glases die metallisierten Kontakte mit den Oberflächenteilen des Plättchens verbindet.
  12. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzen des Glases durch Strahlungsenergie ausgeführt wird, die dem Glas nach dem Aufbringen an der Umfangsfläche (21) des Plättchens (3) zugeführt wird.
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    -22- , · 203752Α
  13. 13. Verfahren zur Herstellung mehrerer in Glas gekapselter und passivierter Halbleiterbauelemente mit verbesserter Stabilität und besseren Spannungssperreigenschaften nach einem der • vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    ■ daß anstelle von einem Halbleiterkristall von einer monokristallinen Siliciumplatte ausgegangen wird, die eine erste Hauptfläche aufweist, die auf einen Befestigungskörper aufgesetzt ist sowie eine zweite Hauptfläche, die nach außen weist, daß mehrere Schutzscheiben dann über der zweiten Hauptfläche in einem bestimmten 'Abstand angebracht werden^ und daß die zweite Hauptfläche an den Teilen» die zwischen den Schutzscheiben liegen, " zur Unterteilung der Platte (1) in mehrere Plättchen (3) unterteilt wird, daß jeweils ein Plättchen (3) unter einer der Schutzscheiben liegt und einen ersten Hauptflächenteil aufweist, der mit der Schutzscheibe übereinstimmt sowie einen zweiten Hauptflächenteil, der der zweiten Hauptfläche der Platte (1) entspricht und der etwas größer ist als der erste Hauptflächenteil, daß eine geneigte Umfangsflache (21) durch das Abtragen gebildet wird, die den ersten Hauptflächenteil mit dem zweiten Hauptflächenteil verbindet und eine positiv geneigte Schnitt-. fläche mit dem Übergang (15) bildet und daß die Plättchen (3) vor den weiteren Verfahrensscliritten von der Grundfläche abgenommen und gereinigt werden»
    Rei/Gu
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    Leerseite
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2305021A1 (fr) * 1975-03-20 1976-10-15 Bbc Brown Boveri & Cie Procede pour l'application de glacures sur la surface des parties actives d'elements a semi-conducteurs, dispositif de serrage pour la mise en oeuvre du procede et application de celui-ci a la passivation des jonctions pn
FR2320633A1 (fr) * 1975-08-04 1977-03-04 Itt Boitier de circuit integre

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3808058A (en) * 1972-08-17 1974-04-30 Bell Telephone Labor Inc Fabrication of mesa diode with channel guard
US4235645A (en) * 1978-12-15 1980-11-25 Westinghouse Electric Corp. Process for forming glass-sealed multichip semiconductor devices
JPS5839374B2 (ja) * 1978-12-26 1983-08-30 松下電器産業株式会社 半導体基板の処理方法
US4680617A (en) * 1984-05-23 1987-07-14 Ross Milton I Encapsulated electronic circuit device, and method and apparatus for making same
US4872825A (en) * 1984-05-23 1989-10-10 Ross Milton I Method and apparatus for making encapsulated electronic circuit devices
US4549439A (en) * 1984-06-19 1985-10-29 Colt Industries Operating Corp Moistureproof load cell for food processing applications and method for making the same
US5958100A (en) * 1993-06-03 1999-09-28 Micron Technology, Inc. Process of making a glass semiconductor package
US9385075B2 (en) 2012-10-26 2016-07-05 Infineon Technologies Ag Glass carrier with embedded semiconductor device and metal layers on the top surface
CN109121423B (zh) * 2017-04-19 2020-05-19 新电元工业株式会社 半导体装置的制造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2442863A (en) * 1944-11-23 1948-06-08 Sylvania Electric Prod Electrophoresis coating of electron tube parts
DE1303509B (de) * 1959-09-22 1972-07-13 Carman Laboratories Inc
US3197839A (en) * 1959-12-11 1965-08-03 Gen Electric Method of fabricating semiconductor devices
NL276298A (de) * 1961-04-03 1900-01-01
US3288662A (en) * 1963-07-18 1966-11-29 Rca Corp Method of etching to dice a semiconductor slice

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2305021A1 (fr) * 1975-03-20 1976-10-15 Bbc Brown Boveri & Cie Procede pour l'application de glacures sur la surface des parties actives d'elements a semi-conducteurs, dispositif de serrage pour la mise en oeuvre du procede et application de celui-ci a la passivation des jonctions pn
FR2320633A1 (fr) * 1975-08-04 1977-03-04 Itt Boitier de circuit integre

Also Published As

Publication number Publication date
GB1320391A (en) 1973-06-13
IE34371B1 (en) 1975-04-16
FR2053305B1 (de) 1976-02-20
FR2053305A1 (de) 1971-04-16
US3639975A (en) 1972-02-08
IE34371L (en) 1971-01-30

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