DE2237616B2 - Verfahren zum einschmelzen eines halbleiterelements in ein glasgehaeuse - Google Patents

Verfahren zum einschmelzen eines halbleiterelements in ein glasgehaeuse

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum blinschmelzen eines eine bergförmige Kontaktelektrode aufweisenden Halbleiterelements in ein aus Glas bestehendes Gehäuse, bei dem eine stempeiförmige Zuleitung beim Einschmelzen gegen die bergförmige Kontaktelektrode gedrückt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches eine Ausfallsenkung beim Einschmelzen des Halbleiterelementes in das
60 Glasgehäuse bewirkt. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Ar? nach der Erfindung vorgeschlagen, daß auf die bergförmige Kontaktelektrode eine Palladiumscnicht aufgebracht, getempert und mit einer die Palladiumschicht vor Verunreinigungen schützenden, elektrisch isolierenden und bei der beim Einschmelzen herrschenden Temperatur schmelzenden Schutzschicht bedeckt wird und daß die Kontaktierung der Kontaktelektrode mit der daran angedrückten Zuleitung beim Einschmelzen durch das Wegfließen der Schulzschicht erleichtert wird.
Durch die US-PS 33 81 185 ist es bekannt, ein Halbleiterelement mit einer kugelförmigen Kontaktelektrode in ein Glasgehäuse mit einer stempeiförmigen Zuleitung einzuschmelzen und beim Einschmelzen die stempeiförmige Zuleitung gegen die kugelförmige Kontaktelektrode zu drücken.
Durch die DT-AS 12 44 966 ist es bekannt, ein Halbleiterelement in Lack einzubetten und zur Stabilisierung des Halbleitersystems auf die Lackschicht eine Bortrioxidschicht aufzubringen.
Durch die FR-PS 14 00 150 ist es bekannt, bei einem Halbleiterelement nach der Herstellung der Halbleiterzonen auf die Halbleiteroberfläche eine Silziumoxidschicht aufzubringen und diese Siliziumoxidschicht bei Verwendung eines nicht aus Silizium bestehenden Halbleiterkörpers durch thermische Zersetzung einer Siloxanverbindung herzustellen.
Durch die FR-PS 14 86 263 ist ei. bekannt, /ur Herstellung einer Kontaktelektrode auf einen Siliziumkorper eine Nickelschicht aufzubringen, die aufgebrachte Nickelschicht mit einer StickMoffatmosphäre zu tempern und auf die Nickelsdndu aufeinanderfolgende Schichten aus Palladium, Rhodium und Silber cuif/ubnngen.
Durch das DT-Gbm 19 28 103 ist eine Halbleiterdiode bekannt, die in ein Glasgehäuse mit zwei stempelförmigen Zuleitungen eingeschmolzen wird. Um die Kontaktierung der einen Seite des Halbleiterkörpers mit der kleineren Kcntaktierungsfläche 711 erleichtern, ist auf diese Oberflächenseite des Halb.citerkörpers selektiv eine Halbleiterschicht epitaktisch aufgebracht, so daß ein Vorsprung aus Halbleitermaterial entsteht. Dieser Vorsprung wird mit einer Lötmit.elsehicht überzogen, die als Hauptbestandteil Silber enthält. Zwischen dem Vorsprung aus Halbleitermaterial und der Lötmittel schicht kann sich noch eine Goldschicht befinden.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird die Schutzschicht für das Palladium derart gewählt, daü sie unerwünschte Stoffe wie Wasserstoff und Sauerstoff von der aufgebrachten und getemperten Palladiumschicht fernhält. Die Schutzschicht soll in dem Zeitintervall zwischen dem Tempern der Palladiumschicht und dem Einschmelzen des Halbleiterelementes in das Glasgehäuse vor allem solche Stoffe von der Palladiumschicht fernhalten, die beim Tempern aus der Palladiumschicht herausgetempert werden. Dabei handelt es sich vor allem um Wasserstoff.
Die für die Palladiumschicht vorgesehene Schutzschicht besteht beispielsweise aus Boroxid wie B2O1 oder aus Silanoxid. Die Schutzschicht wird beispielsweise auf die Palladiumschicht aufgedampft. Die Palladiumschicht wird vorzugsweise in einer Schutzgasatmosphäre getempert. Als Schutzgas eignet sich beispielsweise Stickstoff. Das Tempern der Palladiumschicht erfolgt beispielsweise bei einer Temperatur von etwa 75O0C
Die Palladiumschicht wird vorzugsweise auf Elektrodenmaterial aufgebracht, welches zur Kontaktierung
eines Halbleiterbereiches bzw. einer Halbleiterzone vorgesehen ist. Die Palladiunischicht wird dabei ein Bestandteil der Kontaktelektrode. Die Palladiumschicht wird beispielsweise galvanisch abgeschieden.
Um einen elektrischen Kontakt mit dem Palladium s und damit mit einer Kontaktelektrode zu erhalten, muß die Schutzschicht über der Palladmmsehicht für den Fall, daß sie eine Isolierschicht ist, entweder dur-hstoßen oder entfernt werden. Letzteres erreicht man zumindest zum Te'1 dadurch, daß man für die Schutzschicht ein Material wählt, welches beim Einschmelzen des Halbleiierbauelementes in das Glasgehäuse schmilzt, und daß man gleichzeitig die Kontaktelektrode bergförmig. beispielsweise kugel- bzw. halbkugelförmig, ausbildet, so daß das Material der Schutzschicht i·- welches beim Einschmelzen flüssig wird, von der bergförmigen Kontaktelektrode herunterläuft und dadurch das darunter befindliche Palladium für die Kon/aktierung freigibt.
Die Kontaktierung einer Halbleiterzone erfolgt 2υ beispielsweise über die Schichtenfolge Nickel, Silber Palladium, wobei das Nickel unmittelbar auf den Halbleiterkörper aufgebracht ist und das Silber als Zwischenschicht /wischen dem Nickel und dem Palladium vorgesehen ist. Der Halbleiterkörper besteht beispielsweise aus Silizium.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel naher erläutert.
Dir Fig. 1 zeigt zunächst eine Planardiode. welche nach der Frfindung in ein Glasgehäuse eingeschmolzen werden soll. Nach der Fig. 1 besteht die Planardiode aus einem Halbleiterkörper 1 vom bestimmten Leitungstyp, in dessen eine Oberflachenseite eine HaIbleiierzone 2 vom entgegengesetzten l.eitungstyp eingebracht ist, die mil dem Halbleiterkörper einen pn-Übergang 3 bildet. Das Einbringen der Halbleiterzone 2 erfolgt durch Eindiffusion von Störstellen in den Halbleiterkörper, und /war durch eine Öffnung in der auf der Halbleiteroberfläche befindlichen diffusionshcmmcnden Isolierschicht 4. Der Halbleiterkörper 1 besteht im Ausführungsbeispiel aus Silizium.
Zur Kontaktierung dei Halbleiterzone 2 wird gemäß der Fig. 2 zunächst auf diese Halbleitcrzone eine Nickelschicht 5 aufgebracht. Auf die Nickelschicht 5 folgt eine Silberschicht 6. Beide Schichten 5 und 6 werden beispielsweise aufgedampft. Auf der Silberschicht 6 wird schließlich noch eine halbkugelförmige kontaktelektrode 7 aus Silber abgeschieden.
Wie die F i g. 2 zeigt, wird gemäß der Lehre der Erfindung auf die Kontaktelektrode 7 Palladium 8 aufgebracht. Die Palladiumsehichi 8 wird beispielsweise galvanisch abgeschieden. Da die Palladiumsehichi 8 nach dem Einschmelzen auf der Kontaktelektrode 7 verbleibt, erfolgt die Kontaktierung der Halbleiter/one 2 über die Schichtenfolge Nickel, Silber, Palladium. Der Halbleiterkörper 1 wird auf der der Halbleiter/one 2 gegenüberliegenden Seite durch eine großflächige weitere Elektrode 9 kontaktiert. Diese weitere Elektrode 9 besteht beispielsweise aus Eisen oder Kupfer.
Nach dem Aufbringen der Palladiumschicht 8 wird das Palladium getempert, und /war derart, daß unerwünschte Stoffe wie z.B. Wasserstoff aus dem Palladium entfernt werden. Dieser Temperprozeß erfolgt beispielsweise bei einer Temperatur von etwa 750" C. Nach dem Tempern wird auf das Palladium gemäß der F i g 3 eine Schutzschicht 10 aufgebracht, die die Aufgabe hat, unerwünschte Verunreinigungen vom Palladium fernzuhalten Die Schutzschicht 10 besteht beispielsweise aus B?Oj.
Wie die F i g. 4 zeigt, wird die Planardiode der F 1 g. 1 bis 3 durch zwei stempeiförmige Zuleitungen 11 und 12 kontaktiert, die zusammen mit der dazwischen befindli chen Planardiode in ein Glasröhrchen 13 eingeschmolzen werden. Am äußeren Ende der stempeiförmigen Zuleitungen 11 und 12 sind jeweils Zuleiiungsdrühte 14 und 15 angebracht. Das Einschmelzen der Planardiode in das Glasröhrchen 13 erfolgt zweckmäßig mit Hilfe einer Form, in die die einzelnen Teile vor dem Einschmelzen eingebracht werden. Um den erforderlichen Kontakt zwischen den stempeiförmigen Zuleitungen 11 und 12 einerseits und den Elektroden der Planardiode andererseits /u erzielen, wird während des Einschmelzens auf die Zuleitungen 11 und 12 vorzugsweise ein Druck mit Hilfe von Gewichten ausgeübt.
Da die Schutzschicht 10, du· im Ausführungsbeispiel aus BjOj besieht, vorzugsweise so gewühlt wird, daß sie beim Glaseinschmelzen schmilzt. Hießt für den Fall, daß die Kontakteleklrode 7 wie im Ausführungsbeispiel kugel- bzw. halbkugelförmig ausgebildet ist. das llüssiggewordene Material der Schutzschicht 10 von der höchsten Erhebung der bergförmigen Kontakteleklrode 7 herunter, so daß die Kontaktelektrode 7 zumindest im Bereich der höchsten Erhebung von der Schutzschicht 10 zumindest so weit befreit wird, daß eine Kontaktierung durch die angedrückte eine s'.cmpellormige Zuleitung 11 erleichtert wird.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf Dioden beschränkt, sondern kann ebenso auch bei anderen Halbleiteranordnungen wie z.B. "Transistoren Anwendung finden.
Hieizu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Einschmelzen eines eine bergförmige Kontaktelektrode aufweisenden Halbleiterelements in ein aus Glas bestehendes Gehäuse, bei dem eine stempeiförmige Zuleitung beim Einschmelzen gegen die bergförmige Kontaktelektrode gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf die bergförmige Kontaktelektrode (7) eine Pailadiumschicht (8) aufgebracht, getempert und mit einer die Palladiumschicht (8) vor Verunreinigungen schützenden, elektrisch isolierenden und bei der beim Einschmelzen herrschenden Temperatur schmelzenden Schutzschicht (10) bedeckt wird, und daß die Kontaktierung der Kontaktelektrode (7) mit der daran angedrückten Zuleitung (11) beim Einschmelzen durch das Wegfließen der Schutzschicht (10) erleichtert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (10) derart gewählt wird, daß sie Wasserstoff und Sauerstoff von der Palladiumschicht (8) fernhält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schutzschicht (10) Boroxid verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schutzschicht (10) aus B2O3 verwendet wird.
5. Verfahren nach Ansp."ch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schutzschicht (10) Silanoxid verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (10) auf die Palladiumschicht (8) aufgedampft wird.
7 Verfahren nach einem Jer Ansprüche 1 bis b, dadurch gekennzeichnet, daß die Palladiumschicht (8) in einer Schutzgasatmosphäre getempert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Palladiumschicht (8) in einer Stickstoffatmosphäre getempert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß die Palladiumschicht (8) derart getempert wird, daß unerwünschte Stoffe wie Wasserstoff aus der Palladiumschicht (8) herausgetempert werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Palladiumschicht (8) bei einer Temperatur von etwa 750' C getempert wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Palladiumschicht (8) galvanisch abgeschieden wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Verwendung einer kugel- ss oder halbkugelförmigen Kontaktelektrode (7).
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