DE2237616C3 - Verfahren zum Einschmelzen eines Halbleiterelements in ein Glasgehäuse - Google Patents

Verfahren zum Einschmelzen eines Halbleiterelements in ein Glasgehäuse

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Description

Die Erfindung betrifft ein 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 jedrückt wird-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches eine Ausfallsenküng beim Einschmelzen des Halbleiterelementes in das Glasgehäuse bewirkt. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß auf die bergförmige Kontaktelektrode eine Palladiumschicht aufgebracht, getempert und mit einer die Palladiumschicht vor Verunreinigungen schützenden, elektrisch isolierenden und bsi der beim Einschmelzen herrschenden Temperatur schmelzenden Schutzschicht bedeckt wird und daß die Kontaktierung der Kontaktelektrode mit dc r daran angedrückten Zuleitung beim Einschmelzen durch das Wegfließen der Schutzschicht 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 DE-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 d.rch thermische Zersetzung einer Siloxanverbindung herzustellen.
Durch die FR-PS 14 86 263 ist es bekannt, zur Herstellung einer Kontaktelektrode auf einen Siliziumkörper eine Nickeischicht aufzubringen, die aufgebrachte Nickelschicht mit einer Stickstoffatmosphäre zu tempern und auf die Nickeischicht aufeinanderfolgende Schichten aus Palladium, Rhodium und Silber aufzubrin-
gen.
Durch das DE-GM 19 28 103 ist eine Halbleiterdiode bekannt, die in ein Glasgehäuse mit zwei stempeiförmigen Zuleitungen eingeschmolzen wird. Um die Kontaktierung der einen Seite des Halble-terkörpers mit der kleineren Kontaktierungsfläche zu erleichtern, ist auf diese Oberflächenseite des Halbleiterkörper selektiv eine Halbleiterschicht epitaktisch aufgebracht, so daß ein Vorsprung aus Halbleitermaterial entsteht. Dieser Vorsprung wird mit einer Lötmittelschicht überzogen, die als Hauptbestandteil Silber enthält Zwischen dem Vorsprung aus Halbleitermaterial und der Lötmittelschicht kann sich noch eine Goldschicht befinden.
Durch die US-PS 32 90 127 ist es bekannt, eine bergförmige Elektrode aus der Schichtenfolge Chrom-
5t> Palladium-Süber-Gold herzustellen und somit Palladium als Zwischenschicht dieser Elektrode zu verwenden. Die DE-AS 19 27 646 vermittelt die Lehre, daß ein Palladiumfilm Wasserstoffgas absorbiert und sich dabei unter Bildung von inneren Spannungen ausdehnt, so daß die Gefahr besteht, daß sich der Palladiumfilm von seiner Unterlage, die beispielsweise aus Sili/iumoxyd besteht, ablöst. Die DE-AS 11 75 796 vermittelt die Lehre. Boroxyd in Form eines Überzugs auf einem Halbleiterbauelement als stabilisierende Substanz zu verwenden.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird die Schutzschicht für das Palladium derart gewählt, daß sie unerwünschte Stoffe wie Wasserstoff und Sauerstoff Von der aufgebrachten und getemperten Palladium-
schicht 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 B2O3 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 750° C.
Die Palladiumschicht wird vorzugsweise auf Elektrodenmaterial aufgebracht, welches zur Kontaktierung eines Halbleiterbereiches bzw. einer Halbleiterzone vorgesehen ist Die Palladiumschicht wird dabei ein '5 Bestandteil der Kontaktelektrode. Die Palladiumschicht wird beispielsweise galvanisch abgeschieden.
Um einen elektrischen Kontakt mit dem Palladium und damit mit einer Kontaktelektrode zu erhalten, muß die Schutzschicht über die Palladiumschicht, da sie eine Isolierschicht ist, entweder durchstoßen oder eniferni werden. Letzteres erreicht man zumindest zum Teil dadurch, daß man für die Schutzschicht ein Material wählt, welches beim Einschmelzen des Halbleiterbauelementes in das Glasgehäuse schmilzt und daß man gleichzeitig die Kontaktelektrode bergförmig, beispielsweise kugel- bzw. halbkugelförmig, ausbildet so daß das Material der Schutzschicht welches beim Einschmelzen flüssig wird, von der bergförmigen Kontaktelektrode herunterläuft und dadurch das darunter befindliche Palladium für die Kontaktierung freigibt
Die Kontaktierung einer Halbleiterzone erfolgt beispielsweise über die Schichtenfolge Nickel, Silber Palladium, wobei das Nickel unmittelbar auf den Halbleiterkörper aufgebracht ist und das Silber als Zwischenschicht zwischen dem Nickel und dem Palladium vorgesehen ist Der Halbleiterkörper besteht beispielsweise aus Silizium.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiei näher erläutert
Die F i g. 1 zeigt zunächst eine Planardiode, welche nach der Erfindung in ein Glasgehäuse eingeschmolzen werden soll. Nach der F i g. 1 besteht die Planardiode aus einem Halbleiterkörper 1 vom bestimmten Leitungstyp, in dessen eine Oberflächenseite eine Halbleiterzone 2 vom entgegengesetzten Leitungstyp eingebracht ist die mit dem Halbleiterkörper einen pn-übergang 3 bildet Da:, Einbringen der Halblsiterzone 2 erfolgt durch Eindiffusion von Störstellen in den Halbleiterkörper, und zwar durch eine öffnung in der auf der Halbleiteroberfläche befindlichen diffusionshemmenden Isolierschicht 4. Der Halbleiterkörper 1 besteht im Ausführungsbeispiel aus Silizium.
Zur Kontaktierung der Halbleiterzone 2 wird gemäß der Fig.2 zunächst auf diese Halbleiterzone 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 Fig.2 zeigt, wird gemäß der Lehre der Erfindung auf die Kontaktelektrode 7 Palladium 8 aufgebracht Die Palladiumschicht 8 wird beispielsweise galvanisch abgeschieden. Da die Palladiumschicht 8 nach dem Einschmelzen auf der Kontaktelektrode 7 verbleibt erfolgt die Kontaktierung der Halbleiterzone 2 über die Schichtenfolge Nickel, Silber, Palladium. Der Halbleiterkörper 1 wird auf der der Halbleiterzone 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 zwar 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 p'-f das Palladium gemäß der F i g 3 eine Schutzschicht f «> aufgebracht die die Aufgabe hat, unerwünschte Verunreinigungen vom Palladium fernzuhalten. Die Schutzschicht 10 besteht beispielsweise aus B2O3-
Wie d'e F i g. 4 zeigt, wird die Planardiode der F i g. 1 bis 3 durch zwei stempeiförmige Zuleitungen 11 und 12 kontaktiert, die zusammen mit der dazwischen befindlichen Planardiode in ein Glasröhrchen 13 eingeschmolzen werden. Am äußeren Ende del s*empelförmigen Zuleitungen 11 und 12 sind jeweils Zuleitungsdrähte 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 zu erzielen, wird v/ährend des Einschmelzens auf die Zuleitungen 11 und 12 vorzugsweise ein Druck mit Hilfe von Gewichten ausgeübt.
Da die Schutzschicht 10, die im Ausführungsheispiel aus BjOi besteht, so gewählt wird, daß sie beim Glaseinschmelzen schmilzt, fließt für den Fall, daß die Kontaktelektrode 7 wie im Ausführungsbeispiel kugel- bzw. halbkugelförmig ausgebildet ist, das flüssiggewordene Material der Schutzschicht 10 von der höchsten Erhebung der bergförmigen Kontaktelektrode 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 stempeiförmige Zuleitung 11 erreichten wird.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf Dioden beschränkt, sondern kann ebenso auch bei anderen Halbleiteranordnungen wie z. B. Transistoren Anwendung finden.
Hierzu 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 gedruckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf die bergförmige Kontaktelektrode (7) eine Palladiumschicht (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. Verfallen nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, darf die Schutzschicht (JO) 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 Anspruch 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 der Ansprüche 1 bis 6, 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 7500C 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- oder halbkugelförmigen Kontaktelektrode (7).
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