DE2704405A1

DE2704405A1 - Basisplatte fuer halbleiterbauelemente und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2704405A1
Application number: DE19772704405
Authority: DE
Inventors: Guenther Dipl Chem Dr Schlamp
Original assignee: DEMETRON; Demetron Gesellschaft fuer Elektronik Werkstoffe mbH
Current assignee: DEMETRON; Demetron Gesellschaft fuer Elektronik Werkstoffe mbH
Priority date: 1977-02-03
Filing date: 1977-02-03
Publication date: 1978-08-10

Description

Basisplatte für Elalbleiterbaurelemente und Verfahren zu ihrer
Herstellung.
Die Erfindung betrifft eine Basisplatte aus Molybdän und/oder Wolfram für Halbleiterbauelemente, die sich direkt galvanisch vergolden und versilbern lässt. Weiterhin wird ein besonders vorteilhaftes Herstellungsverfahren angegeben.
Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, speziell von solchen mit hoher Leistung, werden zwischem dem Silizium-Kristall und der Gehäusebodenplatte Basisplatten verwendet, die sich durch einen dem Silizium möglichst nahe angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten und möglichst hobe Wärmeleitfähigkeit auszeichnen. Als blaterial für diese Basisplatten wird üblicherweise Molybdän oder Wolfram verwendet.
In der Mehrzahl der Fälle muss bei diesen Basisscheiben noch eine galvanische Beschichtung vorgesehen werden, die entweder als Grundlage zur Weiterverarbeitung durch Löten bzw. als Korrosionsschutz bei den bei der Fertigung notwendigen Beizbehandlungen dienen. Die galvanischen ueberzüge werden weiterhin bei der Konstruktion sogenannter Druckkontalitverbindungen als Oberflächenschichten mit sehr geringem elektrischen und thermischen Übergangswiderstand benutzt.
LTm bloZylxdwin oder Wolfram galvanisch mit Silber oder Gold zu beschichten, ist es jedoch notwendig, vorher eine llaft#rundlage aufzubringen, die eine Verbindung zwischen den galvanisch aufgebrachten Schichten aus Gold oder Silber und dem Gnjndmaterial bewir7st. Hierfür wird üblicherweise eine galvanisch aufgebrachte Nickelschicht benutzt, die anschliessend durch eine Glühbehandlung teilweise in die Molybdän- bzw. Wolfram-Scheibe eindiffundiert wird. Hierzu sind also mehrere Behandlungsschritte, die neben galvanischen Abscheidungen auch Glühbehandlungen in reduzierender Atmosphäre bei relativ hohen Temperaturen einschliessen, notwendig. Hierbei findet je nach Behandlungsdauer und Anzahl der Behandlungsschritte eine ständige Veränderung des kristallinen Gefüges der Basisplatten aus Molybdän oder Wolfram statt, die eine nachteilige Wirkung auf die mechanischen Eigenschaften der Basisplatte haben.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Basisplatte aus Molybdän und/oder Wolfram zu schaffen, die sich ohne Zwischenvernickelung und Diffusionsglühbehandlung direkt vergolden oder versilbern lässt.
Diese Aufgabe lmrde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man Basisplatten verwendet, die aus 0,05 bis 1 % Palladium, Rest Molybdän und/oder wolfram bestehen.
Die erfindungsgemässe Basisscheibe weist den wesentlichen Vorteil auf, dass sie ohne Zwischenvernickelung und Diffusionsglühbehandlung ~direkt einer galvanischen Versilberung oder Vergoldung unterworfen werden kann, wobei bereits bei dieser Direktbehandlung eine gut haftende, gleichmässige galvanische Beschichtung möglich ist. Durch Zulegieren eines Anteils von 0,05 - 1 Gew. Palladium zu Molybdän oder Wolfram, aber auch zu Legierungen des Molybdäns und Wolframs miteinander wird ein Material erhalten, das für eine direkte galvanische Beschichtung mit Silber oder Gold geeignet ist.
Neben diesem sehr wesentlichen Vorteil, weist die erfindungsgemässc Basisplatte auch eine grössere Korrosionsbeständig keit auf, die sich sowohl bei der Lagerung an Luft als auch durch geringere Gewichtsabnahme bei der Ätzbehandlung in starken Säuren zeigt.
Die erfindungsgemässe Basisplatte kann mit einer oder mehreren galvanisch aufgebrachten Schichten versehen werden, wobei zweckmässigerweise die Gesamtstärke aller galvanischen Schichten nicht über 30 /um liegt. Diese Schichten können aus Gold, Silber, Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium, Kupfer und/oder Nickel bestehen.
Die Basisplatten werden je nach Bauelement scheibenförmig, ringförmig, quadratisch, rechteckig oder rhomboedrisch ausgebildet, wobei die dem Kristall zugewandte Fläche und die dieser Fläche gegenüber liegende Fläche vorteilhaft eine Planparallelität <Q1010/um und eine Oberflächenrauhigkeit von 4 5 /uD autweisen.
Für die Herstellung der erfindungsgemässen Basisplatten eignen sich insbesondere pulvermetallurgische Verfahren, wobei durch Pressen der entsprechend gemischten Pulver und anschliessendes Sintern im Vakuum oder in reduzierender Atmosphäre Platten von hoher Dichte und guter Formgenauigkeit entstehen.
Eine andere Möglichkeit zur Einbringung des Palladiums besteht darin, die Oxide des Molybdäns und/oder Wolframs mit palladiumhaltigen Lösungen zu tränken, zu trocknen und dann diese vorbehandelten Oxidmischungen in Wasserstoffatmosphäre zu Metallpulver zu reduzieren.
Besonders vorteilhaft ist es, Molybdän- und/oder Wolfram-Pulver mit einer Teilchengrösse < 5 /um mit einer Lösung von Palladiumsalzen, beispielsweise PdC12 zu tränken und anschliessend in Wasserstoffatmosphäre zu glühen, wodurch das Palladium in feinster Verteilung auf der Oberfläche der Molybdän- bzw.
Wolfram-körner niedergeschlagen wird. Auf diese Weise vorbehandelte Pulver zeigen ein besonders günstiges Sinterverhalten und die daraus he. gestellten Basisplatten besonders gute Eigenschaften.
Zur Herstellung der erfindungsgeinässen Basisplatten eignen sich auch andere Verfahren, wie Tränken eines Pulverpresslings mit Palladium. Auch die üblichen metallurgischen Verfahren zur Herstellung von Molybdän- bzw. Wolfram-Legierungen sind hier anwendbar.
Die Weiterverarbeitung erfolgt in der üblichen Weise durch Läppen, Schleifen oder Drehen.
Wo es infolge der flerstellungstechnik der Halbleiterbauelemente auf besonders genaue Anpassung der thermischen Ausdehnungs koeffizienten der. Basisplatte an die thermische Ausdehnung des Siliziunikristalls ankommt, z.J3. beim Legierprozess bei dem die Anpassung auch im höheren Temperaturbereich möglichst eng sein muss, haben sich die erfindungsgemässen Basisplatten aus Molybdän Wolfram-Legierungen mit Palladiumzusätzen als besonders günstig erwiesell, da mit diesen durch entsprechende Wahl der relativen Mengenangabe von Wolfram und Molybdän die thermische Ausdehnung den Anforderungen des Herstellprozesses sehr gut angepasst werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Basisplatte für Halbleiterbauelemente, dadurch gei<ennzeichnet, dass sie aus 0,05 bis 1 Gew. Palladium, Rest Wolfram und/oder Molybdän besteht.
2. Basisplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie auf der Oberfläche ganz oder teilweise eine galvanische Beschichtung aus Gold, Silber, Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium, Kupfer und/oder Nickel in einer Stärke bis zu 30 /um aufweist.
3. Basisplatte nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ihre dem Halbleiterkristall zugewandte Fläche und die dieser Seite entgegengesetzte Fläche eine Planparallelität von < 10 um haben.
4. Basisplatte nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch#enn-1 zeichnet, dass die Oberflächenrauhigkeit der dem Kristall zugewandten Seite und der dazu entgegengesetzten Fläche 4 5 /um überträgt.
5. Verfahren zur Herstellung von Basisplatten für Halbleiterbauelemente nach den Ansprüchen 1 bis 4, durch Pressen und Sintern der Molybdän- und/oder Wolframpulver zu kompakten Formteilen, dadurch gekennzeichnet, dass das Molybdän-und/oder Wolframpulver eine Teilchengrösse < 5 /um besitzt, mit einer Lösung aus einer Palladiumverbindung getränkt, getrocknet und in reduzierender Atmosphäre geglüht wird.