DE4321053C2

DE4321053C2 - Druckkontaktierte Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer druckkontaktierten Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE4321053C2
Application number: DE4321053A
Authority: DE
Inventors: Tokumitsu Sakamoto; Yuzuru Konishi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-06-26
Filing date: 1993-06-24
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2013-06-25
Also published as: JPH0613419A; US5489802A; JP3153638B2; DE4321053A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine druckkontak tierte Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer druckkontaktierten Halbleitervorrichtung, wobei der elek trische Kontakt zwischen Hauptelektrode und Halbleitersubstrat durch Kontaktieren unter Druck bewerkstelligt wird.

Druckkontaktierte Halbleitervorrichtungen (im folgenden auch Druckverpackungstyp-Halbleitervorrichtungen genannt) sind so konstruiert, daß ein Halbleitersubstrat in Sandwichbauart zwi schen externen Elektroden angeordnet ist. Fig. 15 zeigt zur Erläuterung des technischen Gebietes einen senkrechten Schnitt durch einen Leistungsgate-Abschaltthyristor, der eine Druckver packungstyp-Halbleitervorrichtung ist. Fig. 15 zeigt, daß die Druckver packungstyp-Halbleitervorrichtung 1 ein Halbleitersubstrat 2, erste und zweite scheibenähnliche Wärmekompensatoren 5 und 6, die aus Molybdän gefertigt sind, einen Anodenkupferblock 10A und einen Kathodenkupferblock 10K aufweist. Das Halbleitersubstrat 2 ist in Sandwichbauweise zwischen den Kupferblöcken 10A und 10K, mit den Wärmekompensatoren 5 bzw. 6 dazwischen eingesetzt, an geordnet.

Das Halbleitersubstrat 2 weist ein scheibenähnliches Silizium substrat mit mindestens einem pn-Übergang auf. Eine Lotmate rialschicht 3B, die aus Aluminium (Al) oder AlSi gefertigt ist, ist auf der unteren Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates 2 angeordnet. Das Halbleitersubstrat 2 ist an die obere Haupt oberfläche des Wärmekompensators 5 mit der Lotmaterialschicht 3B angelötet. Eine Gateelektrodenschicht 3G, die aus Al gefertigt ist, ist zentral auf der oberen Hauptoberfläche des Halbleiter substrates 2 angeordnet, und eine Kathodenelektrodenschicht 3K, die aus Al gefertigt ist, ist auf dem Umfang auf der oberen Hauptoberfläche ausgebildet. Die untere Hauptoberfläche des Wärmekompensators 6 kontaktiert die Oberfläche der Kathoden elektrodenschicht 3K unter Druck.

Polyimidlack 2a ist an der äußeren Umfangskante des Halbleiter substrates 2 zur Isolierung und zum Schutz eines freigelegten pn-Überganges an der äußeren Umfangskante angeordnet. Silikon kautschuk 4 ist weiter an der äußeren Umfangskante des Halb leitersubstrates 2 angeordnet, zur Bedeckung der Oberfläche des Polyimidlackes 2a zum Zweck der Verhinderung von elektrischen Entladungen entlang der Kante.

Der Anodenkupferblock 10A und der Kathodenkupferblock 10K, die leitend sind, weisen Basisabschnitte 11A und 11K und vorsprin gende Abschnitte 12A und 12K, die einstückig mit dem Basisab schnitten 11A bzw. 11K ausgebildet sind, auf. Metallflansche 13A und 13K sind am äußeren Umfang der Basisabschnitte 11A bzw. 11K fixiert. Ein zylindrisches Gehäuse 7, das aus Keramik gefertigt ist, beinhaltet die Wärmekompensatoren 5, 6 und die vorsprin genden Abschnitte 12A und 12K der Anoden- und Kathodenkupfer blöcke 10A und 10K derart, daß die beiden Oberflächen des Halb leitersubstrates 2 von vertikal gegenüberliegenden Seiten in dem Inneren des Gehäuses 7 gehalten werden. Der Flansch 13A ist fest an die untere Endoberfläche des Gehäuses 7 gelötet und der Flansch 13K ist fest an die obere Endoberfläche des Gehäuses 7 gelötet.

Eine Durchgangsöffnung 8 ist zentral in dem Wärmekompensator 6 ausgebildet und ein Loch 9 ist entsprechend in dem Kathoden kupferblock 10K ausgebildet. Die Durchgangsöffnung 8 und das Loch 9 bilden ein Durchgangsloch, in welches ein Gateelektro denhalter 14 gleitbar eingesetzt ist. Eine Gateelektrode 15 ist mit einem Ende eines L-förmigen Leiters 16 verbunden. Der Leiter 16 verläuft durch den unteren Endabschnitt des Gateelek trodenhalters 14 und dann durch das Innere eines isolierenden Rohres 17, ist aus dem Gehäuse 7 geführt, und ist durch Schweißen mit einer externen Gateelektrode 18, die durch das Gehäuse 7 verläuft, verbunden. Der Gateelektrodenhalter 14 ist aus einem isolierenden Material gefertigt. Eine Feder 19 liegt an dem oberen Ende des Gateelektrodenhalters 14 an zum Drücken des Gateelektrodenhalters 14 nach unten. Dementsprechend wird die Gateelektrode 15 gegen die Gateelektrodenschicht 3G gedrückt zum Erreichen der elektrischen Verbindung dazwischen.

Zum Gebrauch in einem bestimmten Gerät wird die Druckverpac kungstyp-Halbleitervorrichtung 1 zwischen Anoden- und Kathoden glieder 20A und 20K des bestimmten Gerätes eingeführt. Nicht gezeigte externe Federn drücken die Anoden- und Kathodenglieder 20A bzw. 20K in die Richtung der Pfeile, um die untere Ober fläche des Kathodengliedes 20K in Druckkontakt mit der oberen Oberfläche des Kathodenkupferblockes 10K zu bringen, und um die obere Oberfläche des Anodengliedes 20A in Druckkontakt mit der unteren Oberfläche des Anodenkupferblockes 10A zu bringen. Dies sichert die elektrische Verbindung zwischen dem Kathodenglied 20K und der Kathodenelektrodenschicht 3K durch den Kathoden kupferblock 10K und den Wärmekompensator 6. Die externe Gate elektrode 18 ist mit einem Gateelektrodenverbindungsglied (nicht gezeigt) des Gerätes verbunden.

In dem vorstehenden Zustand fließt, wenn eine Spannung zwischen das Anodenglied 20A und das Kathodenglied 20K angelegt wird, ein Strom in der Halbleitervorrichtung 1, wodurch Wärme von dem Halbleitersubstrat 2 entwickelt wird. Die Wärme wird durch die Wärmekompensatoren 5, 6 und durch die Anoden- und Kathodenkup ferblöcke 10A, 10K zur Abstrahlung an die Anoden- und Kathoden glieder 20A, 20K übertragen. Die Halbleitervorrichtung 1 ist eine Leistungshalbleitervorrichtung, die eine große Menge von Strom transportiert und dementsprechend eine große Menge von Wärme erzeugt. Wenn die Halbleitervorrichtung 1 mit den in direkten Kontakt mit dem Halbleitersubstrat 2 gepressten oder gelöteten Kupferblöcken 10A und 10K benutzt wird, wird aus diesem Grund eine thermische Beanspruchung (Spannung) zwischen den Kupferblöcken 10A, 10K und dem Halbleitersubstrat 2 aufgrund unterschiedlicher thermischer Expansionskoeffizienten erzeugt, was in Beschädigungen des Halbleitersubstrates 2 resultiert. Die Wärmekompensatoren 5, 6, die thermische Expansionskoeffizienten relativ nahe an denen des Halbleitersubstrates 2 aufweisen, sind zum Zweck des Absorbierens von thermischen Störungen vorgesehen, die Beschädigungen des Halbleitersubstrates 2 verursachen.

Bei der bekannten Druckverpackungstyp-Halbleitervorrichtung 1 ist das Halbleitersubstrat 2 an den Wärmekompensator 5 durch Löten fixiert. Das Löten wird bei einer hohen Temperatur von ungefähr 700°C ausgeführt. Wenn nach Vollenden des Lötens die Temperatur auf Raumtemperatur zurückgebracht ist, verursacht als ein Ergebnis die Differenz der thermischen Expansionskoeffi zienten zwischen dem Halbleitersubstrat 2 und dem Wärmekompen sator 5 eine Verzugsverformung in dem Halbleitersubstrat 2 und dem Wärmekompensator 5.

Fig. 16 zeigt diese Verformung schematisch. Der Verzug d beträgt ungefähr 100 µm, während die Dicke des Halbleitersubstrates 1 mm beträgt, und die Dicke und der Durchmesser des Wärmekompensators 5 beträgt 4 mm bzw. 85 mm. Die Verzugsverformung kann einen unzulänglichen elektrischen Kontakt an den Kontaktoberflächen des Halbleitersubstrates 2 und des Wärmekompensators 6 und den Kontaktoberflächen des Wärmekompensators 5 und des Anodenkupferblockes 10A verursachen. Das Ergebnis ist eine übermäßige Wärmeerzeugung aufgrund des Stroms, was das Problem einer Störung der elektrischen Eigenschaften wie einer Redu zierung der Stromtransportfähigkeit ergibt.

Andere Probleme sind, daß das Lotmaterial wie Al oder AlSi lokal in das Innere des Halbleitersubstrates 2 zur Erzeugung eines Stachels 2b eindringt, und daß eine Lücke 2c, die ein Hohlraum ist, in der Lotmaterialschicht 3B produziert wird. Der Stachel 2b erniedrigt die Durchbruchsspannung zwischen der Lotmaterial schicht 3b und der Kathodenelektrodenschicht 3K. Der Hohlraum 2c stört die elektrische Verbindung zwischen dem Halbleitersubstrat 2 und dem Wärmekompensator 5.

Aus der US 5 047 836 und der DE 66 10 869 U1 ist jeweils eine druckkontaktierte Halbleitervorrichtung bekannt, die
ein Halbleitersubstrat mit einem Halbleitersubstratkörper mit zwei Hauptoberflächen und einer ersten leitenden Elektroden schicht, die auf einer Hauptoberfläche des Halbleitersubstrat körpers ausgebildet ist,
einen ersten elektrisch leitenden Wärmekompensator, der eine äußere Oberfläche der Elektrodenschicht kontaktiert,
einen zweiten elektrisch leitenden Wärmekompensator, der die andere Hauptoberfläche des Halbleitersubstratkörpers kontaktiert und so ausgebildet ist, daß seine äußere Umfangskante nach außen über die äußere Umfangskante des Halbleitersubstrates vorspringt, einen ersten und einen zweiten leitenden Block, die jeder minde stens eine Hauptoberfläche aufweisen, wobei die Hauptoberflächen des ersten und zweiten leitenden Blockes die zweiten Hauptober flächen des ersten bzw. zweiten Wärmekompensators kontaktieren, und
eine Gehäusevorrichtung mit zwei gegenüberliegenden Öffnungen zum Aufnehmen des Halbleitersubstrates, der ersten und zweiten Wär mekompensatoren und des ersten und zweiten leitenden Blockes derart, daß Teile des ersten bzw. zweiten leitenden Blockes in den zwei Öffnungen freigelegt sind, wobei die Gehäusevorrichtung im wesentlichen elektrisch isolierende Eigenschaften aufweist, aufweist.

Aus der DE 66 10 869 U1 ist es weiterhin bekannt, daß der zweite Wärmekompensator einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der dem des Halbleitermaterials entspricht.

Aus der US 3 992 717, aus Patent Abstracts of Japan, E-971, 30. August 1990, Vol. 14/No. 401 zur JP 2-151 069 (A) und aus Patent Abstracts of Japan, E-820, 12. September 1989, Vol. 13/No. 413 zur JP 1-152 668 (A) ist die Verwendung von zum Beispiel Silikonkautschuk als verbindendem dichtem Material entlang der äußeren Umfangskante eines Halbleitersubstrates in einer Halbleitervorrichtung bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte druckkontaktierte Halbleitervorrichtung, bei der eine Störung der elektrischen Eigenschaften insbesondere durch Verzugsver formung oder Lotmaterial verhindert wird, und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Halbleitervorrichtung anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch eine druckkontaktierte Halbleitervor richtung nach Anspruch 1 bzw. ein Verfahren nach Anspruch 17 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange geben.

Es folgt die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren.

Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine frontale Schnittansicht einer Druckverpackungs typ-Halbleitervorrichtung entsprechend einer ersten Ausführungsform, der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine teilweise Detailansicht mit vergrößerten Ab schnitten aus Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Wärmekompensators entsprechend der ersten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 4, 5, 6A bis 6C, 7A u. 7B die Schritte der Herstellung der Halbleitervorrich tung der ersten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 8 eine frontale Schnittansicht eines Hauptteiles der Halbleitervorrichtung entsprechend einer zweiten be vorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 eine frontale Schnittansicht eines Hauptteiles der Halbleitervorrichtung entsprechend einer dritten be vorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10A bis 10C, 11A und 11B die Schritte der Herstellung der Halbleitervorrichtung der dritten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 12 eine frontale Schnittansicht eines Hauptteiles der Halbleitervorrichtung entsprechend einer vierten be vorzugten Ausführungsform;

Fig. 13A, 13B und 14 die Schritte der Herstellung der Halbleitervorrich tung der vierten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 15 eine frontale Schnittansicht einer zur Erläuterung dargestellten teilweise druckkontaktierten Halbleiter vorrichtung; und

Fig. 16 eine schematische frontale Schnittansicht eines Haupt teiles der Halbleitervorrichtung aus Fig. 15.

ERSTE BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM Struktur einer Halbleitervorrichtung 100

Fig. 1 ist eine frontale Schnittansicht einer druckkontaktier ten Halbleitervorrichtung (im folgenden auch Druckverpackungs typ-Halbleitervorrichtung genannt) 100 entsprechend einer ersten Ausfüh rungsform. Die Halbleitervorrichtung 100 ist ein Leistungsgate- Abschaltthyristor. Fig. 2 ist eine teilweise Detailansicht mit vergrößerten Abschnitten aus Fig. 1. Fig. 3 ist eine perspekti vische Ansicht eines Wärmekompensators 31, der ein Teil der Druckverpackungstyp-Halbleitervorrichtung 100 ist. Unter Bezug nahme auf die Fig. 1 bis 3 wird im folgenden eine Beschreibung der Struktur der Halbleitervorrichtung 100 gegeben.

Ein Halbleitersubstrat 2 weist ein scheibenähnliches Silizium substrat mit mindestens einem pn-Übergang auf. Eine Anodenelek trodenschicht 3A ist, ausgenommen benachbart zur äußeren Um fangskante des Halbleitersubstrates 2, über die bzw. auf der unteren Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates 2 ausgebildet. Eine Gateelektrodenschicht 3G ist zentral auf der oberen Haupt oberfläche des Halbleitersubstrates 2 ausgebildet, und eine Kathodenelektrodenschicht 3K ist auf dem Umfang derselben aus gebildet. Diese Elektrodenschichten sind durch Al-Ablagerung ausgebildet.

Das Halbleitersubstrat 2 und die Wärmekompensatoren 31, 6, die eine scheibenähnliche Konfiguration aufweisen, sind konzentrisch angeordnet. Die untere Oberfläche des Wärmekompensators 6 ist unter Druck in Kontakt mit der Oberfläche der Kathodenelektro denschicht 3K. Ähnlich ist die obere Oberfläche des Wärmekom pensators 31 unter Druck in Kontakt mit der Oberfläche der Ano denelektrodenschicht 3A. Die Halbleitervorrichtung 100 unter scheidet sich von der bekannten Halbleitervorrichtung 1 aus Fig. 15 darin, daß das Halbleitersubstrat 2 nicht an den Wärmekom pensator 31 gelötet ist. Die scheibenähnlichen Wärmekompensa toren 31 und 6 weisen einen Hauptabschnitt, der aus Molybdän gefertigt ist, und einen Epidermisabschnitt (Außenhautabschnitt) auf, und haben einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der näher an dem des Halbleitersubstrates 2 als das der thermische Ausdehnungskoeffizient der Anoden- und Kathodenkupferblöcke 10A und 10K ist, und sind zum Zweck des Absorbierens von thermischen Verwerfungen oder Verzerrungen zur Verhinderung von Beschädi gungen des Halbleitersubstrates 2 aufgrund von thermischen Ver werfungen beim Erzeugen von Wärme vorgesehen.

Der Durchmesser des Wärmekompensators 31 ist größer als der des Halbleitersubstrates 2 und ist wenig kleiner als der innere Durchmesser eines zylindrischen Gehäuses 7, das aus Keramik ge fertigt ist. Eine Ausnehmung 31a ist in der oberen Hauptober fläche des Wärmekompensators 31 konzentrisch zum äußeren Umfang des Wärmekompensators 31 ausgebildet. Die Ausnehmung 31a ist so ausgebildet, daß, wenn das Halbleitersubstrat 2 auf der oberen Hauptoberfläche des Wärmekompensators 31 in Position angeordnet ist, ein Raum zwischen dem Halbleitersubstrat 2 benachbart zu seiner äußeren Umfangskante und dem Wärmekompensator 31 gebildet ist. Die Größe des Raumes oder die Tiefe der Ausnehmung 31a ist z. B. 0,2-0,3 mm.

Ein V-förmiger Graben 31e mit dem selben Durchmesser wie das Halbleitersubstrat 2 ist in der Ausnehmung 31a konzentrisch mit dem äußeren Umfang des Wärmekompensators 31 ausgebildet. Der V- förmige Graben 31e wird als eine Positionsmarkierung benutzt, wenn das Halbleitersubstrat 2 auf der oberen Hauptoberfläche des Wärmekompensators 31 während des später beschriebenen Montage schrittes der Halbleitervorrichtung 100 in Position angeordnet wird.

Das Halbleitersubstrat 2 weist einen Polyimidlack 2a an seiner äußeren Umfangskante auf. Der Polyimidlack 2a wird als ein Isoliermaterial zum Isolieren und Schützen eines freigelegten pn-Überganges an der äußeren Umfangskante verwendet. Um die äußere Umfangskante des Halbleitersubstrates 2 ist ein verbin dendes schützendes Material mit exzellenten elektrischen Iso lationseigenschaften, Verbindungseigenschaften und Wärmebe ständigkeit, z. B. Silikonkautschuk bzw. Silikongummi 32, auch zur Bedeckung des Polyimidlackes 2a ausgebildet. Der Silikon kautschuk 32 ist zum Zweck des Verhinderns von elektrischen Entladungen entlang der äußeren Umfangskante des Halbleitersub strates 2 und zum Fixieren des Halbleitersubstrates 2 auf dem Wärmekompensator 31 vorgesehen. Darum weist der Silikonkautschuk 32 eine vorbestimmte Dicke oder mehr, die die äußere Umfangs kante des Halbleitersubstrates bedeckt, auf und ist über die Ausnehmung 31a des Wärmekompensators 31 ausgebildet. Speziell befindet sich der Silikonkautschuk 32 zwischen der Ausnehmung 31a und der gegenüberliegenden unteren Oberfläche des Halblei tersubstrates 2 inklusive der Anodenelektrodenschicht 3A und des Polyimidlackes 2a zum Zusammenverbinden dieser. Dieses verhin dert die oben erwähnte elektrische Entladung und erlaubt es die äußere Umfangskante des Halbleitersubstrates 2 und ihren be nachbarten Bereich mit der Ausnehmung 31a zu verbinden, so daß das Halbleitersubstrat 2 auf dem Wärmekompensator 31 fixiert (befestigt) ist.

Der Wärmekompensator 31 weist einen weiteren V-förmigen Graben 31b auf, der in der oberen Hauptoberfläche dessen in einer Position ausgebildet ist, die um einiges weiter innen von der inneren Umfangskante der Ausnehmung 31a konzentrisch mit dem äußeren Umfang des Wärmekompensators 31 liegt. Eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 31c sind senkrecht zur Hauptoberfläche des Wärmekompensators 31 in dem V-förmigen Graben 31b ausgebildet. Bevorzugter Weise sind die Durchgangsöffnungen 31C senkrecht in einem oder mehreren Paaren in diametral symmetrischen Positionen angeordnet. In Fig. 3 ist ein Paar von Durchgangsöffnungen 31c gezeigt. Der innere Durchmesser der Durchgangsöffnungen 31c ist kleiner als die Weite des V-förmigen Grabens 31b, z. B. 0,8- 1,5 mm. Eine andere Durchgangsöffnung 31d ist zentral in dem Wärmekompensator 31 senkrecht zu der Hauptoberfläche des Wärme kompensators 31 ausgebildet. Der Durchmesser der Durchgangs öffnung 31d ist gleich dem Durchmesser der Durchgangsöffnungen 31c, z. B. 0,8-1,5 mm. Bevorzugter Weise ist der Durchmesser des V-förmigen Grabens 31b größer als der des Wärmekompensators 6, da dieses eine Reduzierung des Biegemoments erlaubt, das in dem Halbleitersubstrat 2 erzeugt wird, wenn die gegenüberlie genden Hauptoberflächen des Halbleitersubstrates 2 durch die Wärmekompensatoren 6 und 31 gedrückt werden, wodurch die Gefahr von Beschädigungen des Halbleitersubstrates 2 vermieden wird.

Die Oberfläche des Hauptabschnittes des Wärmekompensators 31, der aus Molybdän gefertigt ist, ist durchgehend mit einer Dünnfilmschicht 31g bedeckt, die aus Al, Silber, Nickel oder Gold durch Metallabscheidung oder Metallisieren gebildet ist. Die Dünnfilmschicht 31g hält vorteilhafter Weise den elektri schen und thermischen Kontakt zwischen dem Wärmekompensator 31 und der Anodenelektrodenschicht 3A und zwischen dem Wärme kompensator 31 und dem Anodenkupferblock 10A. Der Wärmekom pensator 6 weist eine ähnliche Dünnfilmschicht auf.

Der Silikonkautschuk 32 wird in zwei in folgenden beschriebenen Schritten ausgebildet. Das heißt, Silikonkautschuk 32a, das ist ein erster Abschnitt des Silikonkautschuks 32, wird auf dem Wärmekompensator 31 ausgebildet, bevor das Halbleitersubstrat 2 plaziert wird, und dann wird Silikonkautschuk 32b, das ist ein zweiter Abschnitt des Silikonkautschuks 32, mit dem jetzt auf dem Wärmekompensator 31 angeordneten Halbleitersubstrat 2 aus gebildet. Ein O-Ring 33 ist in dem V-förmigen Graben 31b ange ordnet. Der O-Ring 33 ist z. B. aus Silikonkautschuk gefertigt. Der V-förmige Graben 31b und der O-Ring 33 werden beim Schritt des Ausbildens des zweiten Silikonkautschuks 32b zum Zweck des Verhinderns des Eindringen des zweiten Silikonkautschuks 32b zwischen das Halbleitersubstrat 2 und den Wärmekompensator 31 verwendet, wie das später beschrieben wird.

Die Anoden- und Kathodenkupferblöcke 10A und 10K, die leitend sind, weisen Basisabschnitte 11A bzw. 11K und vorspringende Ab schnitte 12A bzw. 12K, die einstückig (integral) mit den Basis abschnitten 11A bzw. 11K ausgebildet sind, auf. Metallflansche 13A und 13K sind am äußeren Umfang der Basisabschnitte 11A bzw. 11K fixiert. Das zylindrische Gehäuse 7, das aus Keramik gefer tigt ist, beherbergt die Wärmekompensatoren 6, 31 und die vor springenden Abschnitte 12A, 12K der Anoden- und Kathodenkupfer blöcke 10A, 10K derart, daß die gegenüberliegenden Hauptober flächen des Halbleitersubstrates 2 von vertikal gegenüberlie genden Seiten in dem Inneren des Gehäuses 7 gehalten werden. Der Flansch 13A ist fest mit der unteren Endoberfläche des Gehäuses 7 verlötet und der Flansch 13K ist fest mit der oberen Endober fläche des Gehäuses 7 verlötet. Das heißt, die Druckverpac kungstyp-Halbleitervorrichtung 100 ist so konstruiert, daß das Halbleitersubstrat 2 zwischen den Kathoden- und Anodenkupfer blöcken 10K und 10A mit den Wärmekompensatoren 6 bzw. 31 in Sandwich-Bauweise dazwischen unter Druck gehalten wird. Der Innenraum, der durch das Gehäuse 7 und die Flansche 13A und 13K definiert wird, ist mit einem Inertgas wie gasförmigem Stick stoff gefüllt. Das Inertgas verhindert die Oxidation oder Be schädigung des Halbleitersubstrates 2 und der Wärmekompensatoren 6, 31, die in dem Raum angeordnet sind.

Eine Durchgangsöffnung 8 ist zentral in dem Wärmekompensator 6 ausgebildet, und ein Loch 6 ist entsprechend in dem Kathoden kupferblock 10K ausgebildet. Die Durchgangsöffnung 8 und das Loch 9 bilden ein Durchgangsloch, in das ein Gateelektroden halter 14 gleitbar eingesetzt ist. Eine Gateelektrode 15 ist mit einem Ende eines L-förmigen Leiters 16 verbunden. Der Leiter 16 läuft durch den unteren Endbereich des Gateelektrodenhalters 14 und dann durch das Innere eines isolierenden Rohres 17, ist aus dem Gehäuse 7 geführt, und ist durch Schweißen mit einer exter nen Gateelektrode 18, die durch das Gehäuse 7 verläuft, verbun den. Der Gateelektrodenhalter 14 ist aus einem isolierenden Glied (Material) gefertigt, und eine Feder 19 liegt an dem oberen Ende des Gateelektrodenhalters 14 an, um den Gateelek trodenhalter 14 nach unten zu drücken. Als ein Ergebnis wird die Gateelektrode 15 gegen die Gateelektrodenschicht 3G gepresst, wodurch die elektrische Verbindung dazwischen erreicht wird. Ein Graben 10Kb zur Aufnahme des von dem isolierenden Rohr 17 be deckten Leiters 16 ist radial in der unteren Endoberfläche des Kathodenkupferblockes 10K ausgebildet.

Zum Gebrauch in einem vorbestimmten Gerät wird die Druckver packungstyp-Halbleitervorrichtung 100 zwischen Anoden- und Ka thodenglieder 20A und 20K des vorbestimmten Gerätes eingeführt. Die Anoden- und Kathodenglieder 20A bzw. 20K werden durch nicht gezeigte externe Federn in Richtung der in Fig. 1 gezeigten Pfeile so gedrückt, daß die untere Oberfläche des Kathodenglie des 20K in Druckkontakt mit der oberen Oberfläche des Katho denkupferblockes 10K und die obere Oberfläche des Anodengliedes 20A in Druckkontakt mit der unteren Oberfläche des Anoden kupferblockes 10A gebracht wird. Dieses sichert die elektrische Verbindung zwischen dem Kathodenglied 20K und der Kathodenelek trodenschicht M über den Kathodenkupferblock 10K und den Wär mekompensator 6 und die elektrische Verbindung zwischen dem Anodenglied 20A und der Anodenelektrodenschicht 3A über den Anodenkupferblock 10A und den Wärmekompensator 31. Die externe Gateelektrode 18 ist mit einem Gateelektrodenverbindungsglied (nicht gezeigt) des Gerätes verbunden.

Bei der Halbleitervorrichtung 100 ist das Halbleitersubstrat 2 nicht mit den Wärmekompensatoren 6, 31 verlötet, aber mit diesen durch ein in Eingriff bringen unter Druck in elektrischem Kon takt gehalten. Derart werden thermische Verwerfungen, Stachel 2b, und Hohlräume 2c, die aus dem Löten resultieren, nicht erzeugt. Da die äußere Umfangskante des Halbleitersubstrates 2 und ihr benachbarter Bereich auf dem Wärmekompensator 31 durch den Silikonkautschuk 32 fixiert sind, wird die Positionsverän derung des Halbleitersubstrates 2 verhindert, ohne daß ther mische Verwerfungen entstehen. Weiter ist das Halbleitersubstrat 2 mit dem Wärmekompensator 31 sicher mit einer ausreichenden Verbindungsstärke verbunden, da der Silikonkautschuk 32 sich in der Ausnehmung 31a des Wärmekompensators 31 zur Verbin dung der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrates 2 mit dem Wärmekompensator 31 befindet.

Wenn die Halbleitervorrichtung 100 weder in Gebrauch ist noch mit den Anoden- und Kathodengliedern 20A und 20K des vorbe stimmten Gerätes verbunden ist, ist der Wärmekompensator 31, auf dem das Halbleitersubstrat 2 fixiert ist, mit einem niedrigeren Druck gehalten, so daß die Position des Wärmekompensators 31 anfällig gegen Verschiebung in dem Gehäuses 7 ist. Da jedoch der äußere Durchmesser des Wärmekompensators 31 wenig kleiner als der innere Durchmesser des Gehäuses 7 ist, wird die Positions veränderung zu einem solchen Grad reduziert, das in der Praxis kein Problem existiert.

HERSTELLUNGSSCHRITTE DER HALBLEITERVORRICHTUNG 100

Die Fig. 4, 5, 6A bis 6C, 7A und 7B zeigen die Schritte der Herstellung der Halbleitervorrichtung 100. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird im folgenden der Vorgang des Zusammensetzens der Halbleitervorrichtung 100 erläutert.

1. Eine Komponente ist anfänglich vorgesehen, die das zylin drische Gehäuse 7, das aus Keramik gefertigt ist, die röhren förmige externe Gateelektrode 18 mit offenen gegenüberliegenden Enden, die durch das Gehäuse 7 in einer vorbestimmten Position verläuft, einen Flansch 13Aa, der als ein Teil des Metallflan sches 13A dient und mit der oberen Endoberfläche des Gehäuses 7 verbunden ist, den Metallflansch 13K, der an seiner äußeren oberen Endoberfläche mit der unteren Endoberfläche des Gehäuses 7 verbunden ist, und den Kathodenkupferblock 10K mit dem Basis abschnitt 11K, dessen Peripherie mit der inneren unteren End oberfläche des Flansches 13K verbunden ist, aufweist. In der Komponente ist die relative Position des Kathodenkupferblockes 10K und des Gehäuses 7 so konstruiert, daß die externe Gate elektrode 18 dem in der oberen Endoberfläche des Kathoden kupferblockes 10K ausgebildeten Graben 10Kb gegenüberliegt. Der innere Durchmesser der externen Gateelektrode 18 ist einiges größer als der Durchmesser des Leiters 16. Eine Verbindung wird hergestellt durch Silberlöten zwischen dem Gehäuse 7 und dem Flansch 13Aa, zwischen dem Gehäuse 7 und dem Flansch 13K, zwischen dem Gehäuse 7 und der externen Gateelektrode 18, und zwischen dem Kathodenkupferblock 10K und dem Flansch 13K.
2. Die Feder 19 wird in das Loch 9, das zentral in dem Katho denkupferblock 10K der Komponente ausgebildet ist, eingeführt.
3. Der Gateelektrodenhalter 14, der an seinem Kopf mit der Gateelektrode 15 ausgerüstet ist, wird in das Loch 9 des Katho denkupferblockes 10K eingeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird der mit der Gateelektrode 15 verbundene Leiter 16 in die isolierende Röhre 17 und dann in die externe Gateelektrode 18 eingesetzt. Die Montage der Gateelektrode 15 wird in seiner solchen Weise durchgeführt, daß ein erstes Ende des Leiters 16, der mit seinem zweiten Ende mit der Gateelektrode 15 verbunden ist, in eine Öffnung 14a, die in axialer Richtung durch den Gateelektroden halter 14 verläuft, eingeführt wird und dann aus einer Nut 14b, die in dem unteren Bereich des Gateelektrodenhalters 14 aus gebildet ist, geführt wird, wie in Fig. 5 gezeigt.
4. Wie erneut Fig. 4 zeigt, wird der Wärmekompensator 6 auf dem Kathodenkupferblock 10K so plaziert, daß die Durchgangsöffnung 8, die zentral in dem Wärmekompensator 6 ausgebildet ist, den Kopf des Gateelektrodenhalters 14 aufnimmt.
5. Das Halbleitersubstrat 2, dessen äußerer peripherer Ab schnitt mit dem Wärmekompensator 31 verbunden ist, wird mit dem Gesicht bzw. der Fläche der Kathodenelektrodenschicht 3K nach unten positioniert in das Gehäuse 7 eingeführt und dann auf dem Wärmekompensator 6 plaziert.

Das Halbleitersubstrat 2 wird vorher auf dem Wärmekompensator 31 wie oben beschrieben fixiert bzw. befestigt. Der Befestigungs vorgang wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 6A bis 6C, 7A und 7B erläutert.

Der Wärmekompensator 31 ist anfänglich mit der Seite der Aus nehmung 31a nach oben gerichtet auf einem horizontalen Tisch (nicht gezeigt) plaziert. Der Wärmekompensator 31 weist die Ausnehmung 31a, den V-förmigen Graben 31b, die Durchgangsöff nungen 31c, die Durchgangsöffnung 31d, und den V-förmigen Graben 31e auf. Der Wärmekompensator 31 weist weiter die Dünnfilm schicht 31g darüber auf.

Der erste Silikonkautschuk 32a wird in die Ausnehmung 31a (Fig. 6A) durch Vorrichtungen einer Zuführeinheit für ein verbindendes dichtendes Glied mit einer Düse 42, die später beschrieben wird, in derselben Art und Weise wie der Silikonkautschuk 32b, der unten beschrieben wird, eingebracht. Bevorzugter Weise ist die Dicke des abschließend gehärteten Silikonkautschuks 32a ein wenig kleiner als die Tiefe der Ausnehmung 31a, das heißt, die Dicke ist so bestimmt, daß die obere Oberfläche des gehärteten Silikonkautschuks 32a ein wenig niedriger als die obere Haupt oberfläche des Wärmekompensators 31 ist. Bei der Vollendung der Anwendung des Silikonkautschuks 32a wird der Wärmekompensator 31 in einen Vakuumkessel bzw. Unterdruckbehälter (nicht gezeigt) eingeführt und wird dann unter Vakuum oder in Inertgas erwärmt, um den Silikonkautschuk 32a zu härten. Das Erwärmen und Härten unter Vakuum oder in Inertgas wird durchgeführt, um effizient in dem Silikonkautschuk 32a während des Erwärm- und Härteprozesses erzeugte Blasen zu entfernen. Der gehärtete Silikonkautschuk 32a wird mit der Ausnehmung 31a verbunden.

Nach der Vollendung des Härtens wird der O-Ring 33 in den V- förmigen Graben 31b eingeführt und das Halbleitersubstrat 2 wird zentral auf dem Wärmekompensator 31 angeordnet, wobei die Ge sichtsfläche der Anodenelektrodenschicht 3A des Halbleitersub strates 2 nach unten angeordnet ist (Fig. 6B). Da der V-förmige Graben 31e durch den Silikonkautschuk 32a visuell erkennbar ist, wird das Halbleitersubstrat 2 so angeordnet, daß die äußere Umfangskante des Halbleitersubstrates 2 direkt über dem V-för migen Graben 31e angeordnet ist. Der V-förmige Graben 31e ist zum Zweck der Erleichterung und Sicherung der Positionierung des Halbleitersubstrates 2 vorgesehen, wenn dieses auf dem Wärme kompensator 31 angeordnet wird. Der Silikonkautschuk 32a, der selektiv verwendet wird, ist entsprechend der der Tiefe der Ausnehmung 31a entsprechenden Dicke bis zu einem gewissen Grad lichtdurchlässig.

Ein Gewicht 41 zur Verhinderung von Positionsveränderungen wird auf dem Halbleitersubstrat 2 angeordnet (Fig. 6C). Zu diesem Zeitpunkt ist ein kleiner Freiraum zwischen der oberen Endober fläche des gehärteten Silikonkautschuks 32a und der gegenüber liegenden unteren Oberfläche des Halbleitersubstrates 2 ange ordnet.

Der zweite Silikonkautschuk 32b wird von der Spitze der Düse 42, die mit der Zuführeinheit für ein verbindendes dichtes Glied (nicht gezeigt) verbunden ist, entlang des ersten Silikonkaut schuks 32a und der äußeren Umfangskante des Halbleitersubstrates 2 bis zu einer wesentlichen Dicke zugeführt (Fig. 7A). Der Si likonkautschuk 32b wird zur Bedeckung der unteren Umfangskante des Halbleitersubstrates 2 und dessen benachbarten Bereiches verwendet.

Das Halbleitersubstrat 2 und der Wärmekompensator 31 mit dem darauf angeordneten Gewicht 41 werden in den Vakuumkessel ein geführt und werden dann unter Vakuum oder in Inertgas zum Härten des Silikonkautschuks 32b erwärmt (Fig. 7B). Der gehärtete Si likonkautschuk 32b bedeckt die äußere Umfangskante des Halblei tersubstrates 2 und dessen benachbarten Bereich, wie in Fig. 7B gezeigt. Der erste und der zweite Silikonkautschuk 32a und 32b werden an ihren Kontaktoberflächen verbunden. Derart werden die äußere Umfangskante des Halbleitersubstrates 2 und ihr benach barter Bereich mit dem Silikonkautschuk 32a und 32b mit der Ausnehmung 31a verbunden.

Speziell wenn der verwendete zweite Silikonkautschuk 32b unter oder in Inertgas erwärmt wird, dringt er zwischen den gehärteten ersten Silikonkautschuk 32a und die gegenüberliegende untere Oberfläche des Halbleitersubstrates 2 ein. Wie oben be schrieben geschieht dieses Eindringen effektiv bei Vorhandensein eines kleinen Freiraumes zwischen dem gehärteten ersten Sili konkautschuk 32a und der gegenüberliegenden unteren Oberfläche des Halbleitersubstrates 2. Der eingedrungene Silikonkautschuk 32b härtet wie er ist aus, um die untere Oberfläche des Halb leitersubstrates 2, die der äußeren Umfangskante benachbart ist, mit der Ausnehmung 31a zusammen mit dem Silikonkautschuk 32a zu verbinden. Dieses ermöglicht, das Halbleitersubstrat zuverlässig mit einer wesentlichen Stärke ohne Abweichung oder Entfernung an den Wärmekompensator 31 zu befestigen.

Der Zweck des zwei-schrittigen Aufbringens und Härtens des Si likonkautschuks 32 ist, das Zurückbleiben von Blasen in dem gehärteten Silikonkautschuk 32 zu verhindern. Das Aufbringen und Härten des Silikonkautschuks 32 nur in einem einzelnen Schritt zur Verbindung der äußeren Umfangskante des Halbleitersubstrates 2 mit der Ausnehmung 31a ohne vorheriges Aufbringen und Härten des ersten Silikonkautschuks 32a in der Ausnehmung 31a würde Schwierigkeiten hervorrufen bei der Entfernung von Blasen, die in dem zwischen die Ausnehmung 31a und das Halbleitersubstrat 2 eingedrungenem Silikonkautschuk 32 während der Erwärmung erzeugt werden und zurückbleibende Blasen in dem gehärteten Silikon kautschuk 32 belassen. Das Ergebnis ist eine ungenügende Ver bindungsstärke und Störung der Zuverlässigkeit der Halbleiter vorrichtung 100. Die Anwendung und Härtung des ersten Silikon kautschuks 32a in der Ausnehmung 31a ohne Anordnen des Halb leitersubstrates 2 auf dem Wärmekompensator 31 ermöglicht die Vorausbildung des Silikonkautschuks 32a, der keine Blasen ent hält, in der Ausnehmung 31a. Aus diesem Grund ermöglicht die Zwei-Schritt-Ausbildung und Härtung des Silikonkautschuks 32 das sichere verbinden des Halbleitersubstrates mit dem Wärmekom pensator 31 mit dem Silikonkautschuk 32, der keine Blasen enthält.

Während des Erwärmungsvorganges dringt der zwischen den ersten Silikonkautschuk 32a und die untere Oberfläche des Halbleiter substrates 2 eingedrungene Silikonkautschuk 32b manchmal über den inneren Umfang der Ausnehmung 31a hinaus in Richtung des Zentrums der oberen Hauptoberfläche des Wärmekompensators 31 zwischen die obere Endoberfläche des Wärmekompensators 31 und die Anodenelektrodenschicht 3A ein. Das Härten des Silikon kautschuks 32b, dem ein solches Eindringen ermöglicht wird, verursacht eine ungenügende elektrische Verbindung zwischen der Anodenelektrodenschicht 3A und der oberen Hauptoberfläche des Wärmekompensators 31, Verzerrungen der elektrischen Eigen schaften, und Beschädigungen des Halbleitersubstrates 2 aufgrund von lokalen Zug- oder Druckkonzentrationen in dem Halbleiter substrat 2. Der V-förmige Graben 31b und der O-Ring 33 sind zum Zweck der Verhinderung des Eindringens vorgesehen. Der O-Ring 33, der in engem Kontakt mit der Anodenelektrodenschicht 3A und dem V-förmigen Graben 31b zur Blockierung des Freiraumes da zwischen ist, versperrt dem über den inneren Umfang der Ausneh mung 31a in Richtung des Zentrums eingedrungenen Silikonkaut schuk 32b den Weg, so daß es dem Silikonkautschuk 32b nicht möglich ist, in den von dem O-Ring 33 umgebenen zentralen Be reich einzudringen. In anderen Worten, es tritt kein Eindringen des Silikonkautschuk 32b in den zentralen Bereich auf, welcher einen großen Teil des Bereiches einnimmt, in dem die untere Endoberfläche des Halbleitersubstrates 2 sich mindestens gegen über der oberen Hauptoberfläche des Wärmekompensators 31 befin det. Derart wird der elektrische Kontakt in dem zentralen Be reich gesichert und es werden keine Zug- oder Druckkonzentra tionen erzeugt, was die Verzerrung bzw. Störung und Zerstörung der elektrischen Eigenschaften der Halbleitervorrichtung ver hindert.

Manchmal wird Luft in dem Freiraum zwischen der Anodenelektro denschicht 3A und dem Wärmekompensator 31 eingeschlossen, wenn das Halbleitersubstrat 2 auf dem Wärmekompensator 31 angeordnet und mit diesem verbunden wird. Da der Silikonkautschuk 32b zum Härten erwärmt wird, werden manchmal Gase von dem Silikonkaut schuk 32b erzeugt, die zwischen die Anodenelektrodenschicht 3A und den Wärmekompensator 31 eindringen. Verbinden mit dieser Luft oder den Gasen ermöglicht die Verursachung von ungenügender elektrischer Verbindung zwischen der Anodenelektrodenschicht 3A und den Wärmekompensator 31. Zur Verhinderung solcher Fehler weist der Wärmekompensator 31 die Durchgangsöffnungen 31c, die mit dem V-förmigen Graben 31b verbunden sind, und die ähnliche Durchgangsöffnung 31d, die zentral in dem Wärmekompensator 31 ausgebildet ist, auf. Die Luft und Gase, die während der Er wärmung unter Vakuum oder im Inertgas zwischen die Anoden elektrodenschicht 3A und den Wärmekompensator 31 eingedrungen sind, werden über den Weg der Durchgangsöffnungen entladen bzw. entlassen.

Der Silikonkautschuk 32 und der Polyimidlack 2a, die gehärtet eine kontante Elastizität aufweisen, sind ein exzellenter Schutz des Endes des Halbleitersubstrates 2.

1. Wie erneut Fig. 4 zeigt, wird der Anodenkupferblock 10A mit dem Basisabschnitt 11A, um den der Flansch 13Ab, der als ein Teil des Flansches 13A dient, verbunden ist, von oberhalb des Wärmekompensators 31 mit dem Basisabschnitt 11A nach oben ge richtet angeordnet in das Gehäuse 7 eingeführt. Die Flansche 13Ab und 13Aa werden miteinander verbunden, so daß ihre äußeren Umfänge sich decken bzw. koinzidieren.
2. Die äußeren Umfangskanten der Flansche 13Aa und 13Ab werden miteinander durch Schweißen verbunden.
3. Ein Inertgas wie gasförmiger Stickstoff oder ein gemischtes Gas aus gasförmigen Stickstoff und gasförmigen Helium wird in das Gehäuse 7 von dem äußeren offenen Ende der externen Gate elektrode 18 zum Ersetzen der Luft in dem Innenraum, der durch das Gehäuse 7 definiert wird, mit Inertgas eingeführt. Da der innere Durchmesser der externen Gateelektrode 18 um einiges größer als der Durchmesser des Leiters 16 ist, wie oben be schrieben, ist ein Freiraum zwischen der Gateelektrode 18 und dem darin eingepaßten Leiter 16 vorhanden. Das Inertgas wird über den Weg dieses Freiraumes in den Innenraum verbracht.
4. Das äußere offene Ende der externen Gateelektrode 18 wird verschweißt und mit dem Ende des Leiters 16, der in der externen Gateelektrode 18 eingesetzt ist, verbunden, wobei der Innenraum mit Inertgas gefüllt ist. Dies ermöglicht die Isolierung des Innenraumes vom Außenraum, wobei das Inertgas in dem Innenraum hermetisch eingeschlossen ist.

Die Halbleitervorrichtung 100 ist mit den oben beschriebenen Schritten zusammengesetzt.

ZWEITE BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie in der Schnittansicht aus Fig. 8 gezeigt, weist der Wärme kompensator 31 einen ringförmigen Graben 31f anstelle der Aus nehmung 31a auf. Der ringförmige Graben 31f ist entlang und konzentrisch mit dem äußeren Umfang des Wärmekompensators 31 ausgebildet. Wenn das Halbleitersubstrat 2 in einer vorbe stimmten Position konzentrisch auf der oberen Endoberfläche des Wärmekompensators 31 angeordnet wird, ist der ringförmige Graben 31f so angeordnet, daß sein innerer Umfang innerhalb der äußeren Umfangskante des Halbleitersubstrates 2 und sein äußerer Umfang außerhalb der äußeren Umfangskante des Halbleitersubstrates 2 liegt. Die Tiefe des ringförmigen Grabens 31f ist z. B. 0,2- 0,3 mm. In derselben Art wie bei der ersten bevorzugten Ausfüh rungsform weist der Wärmekompensator 31 den V-förmigen Graben 31b auf, der einiges innerhalb des inneren Umfanges des ring förmigen Grabens 31f ausgebildet ist, die Durchgangsöffnungen 31c, die Durchgangsöffnung 31d, den V-förmigen Graben 31e, und die Dünnfilmschicht 31g, die über dem Wärmekompensator 31 aus gebildet ist, auf.

Bei der Halbleitervorrichtung, die den Wärmekompensator 31 der zweiten bevorzugten Ausführungsform nutzt, ist das auf der obe ren Hauptoberfläche des Wärmekompensators 31 angeordnete Halb leitersubstrat 2 mit Silikonkautschuk 34 mit dem Wärmekompen sator 31 verbunden und auf diesem befestigt. Bei den Schritten der Herstellung der Halbleitervorrichtung wird der Silikon kautschuk 34 in derselben Art wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform in zwei schritten aufgebracht und gehärtet. Der zuerst aufgebrachte Silikonkautschuk 34a, der ein Teil des Si likonkautschuks 34 ist, bedeckt den ringförmigen Graben 31f. Bevorzugter Weise ist die Dicke des Silikonkautschuks 34a so bestimmt, daß die obere Oberfläche des letztlich gehärteten Silikonkautschuks 34a ein wenig niedriger als die obere Haupt oberfläche des Wärmekompensators 31 ist. Der Silikonkautschuk 34b, der ein zweiter Teil des Silikonkautschuks 34 ist, wird entlang des gehärteten Silikonkautschuks 34a, der oberen Haupt oberfläche des Wärmekompensators 31 benachbart zu seinem äußeren Umfang und der äußeren Umfangskante des Halbleitersubstrates 2 bis zu einer wesentlichen bzw. ausreichenden Dicke aufgebracht. Die anderen Herstellungsschritte der zweiten bevorzugten Ausführungsform sind identisch mit denen der ersten bevorzugten Ausführungsform.

Wie in Fig. 8 gezeigt, ist der gehärtete Silikonkautschuk 34b zur Bedeckung der äußeren Umfangskante und deren benachbarten Bereiches des Halbleitersubstrates 2 ausgebildet. Speziell dringt der Silikonkautschuk 34b in einen kleinen Freiraum zwi schen dem zuvor gehärteten Silikonkautschuk 34a und der gegen überliegenden unteren Oberfläche des Halbleitersubstrates 2 ein und wird zum Verbinden der unteren Oberfläche des Halbleiter substrates 2 benachbart zu ihrer äußeren Umfangskante mit der oberen Hauptoberfläche des Wärmekompensators 31 benachbart zu seinem äußeren Umfang und des ringförmigen Grabens 31f mit dem Silikonkautschuk 34a gehärtet. Derart wird das Halbleitersub strat 2 zuverlässig und mit einer ausreichenden Stärke ohne die Gefahr der Verschiebung oder Entfernung auf dem Wärmekompensator 31 befestigt. Weiter ist, da der Silikonkautschuk 34a, der zuvor in dem ringförmigen Graben 31f ausgebildet wurde, keine Blasen enthält, das Halbleitersubstrat 2 mit dem Silikonkau tschuk 34, der keine Blasen enthält, sicher mit dem Wärmekom pensator 31 verbunden.

DRITTE BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM

Zuvor ausgebildeter und gehärteter ringförmiger Silikonkautschuk 35a ist in dem ringförmigen Graben 31f anstelle des auf gebrachten und gehärteten Silikonkautschuks 34a bei der Halb leitervorrichtung, die den Wärmekompensator 31 entsprechend der zweiten bevorzugten Ausführungsform verwendet, angeordnet, wie in der Schnittansicht aus Fig. 9 gezeigt. Die radiale Weite des Silikonkautschuks 35a ist im wesentlichen gleich der Weite des ringförmigen Grabens 31f und bevorzugter Weise ist der Radius des äußeren Umfanges des Silikonkautschuks 35a kleiner als der des ringförmigen Grabens 31f. Die Höhe des Körpers des Sili konkautschuks 35a ist ungefähr 0,1-0,2 mm niedriger als die Tiefe des ringförmigen Grabens 31f. Der Silikonkautschuk 35a weist auf der oberen Oberfläche seines Körpers einen Vorsprung auf. Der Vorsprung ist so ausgebildet, daß, wenn der Silikon kautschuk 35a in dem ringförmigen Graben 31f ausgebildet ist, der Vorsprung sich innerhalb der äußeren Umfangskante des in Position angeordneten Halbleitersubstrates 2 befindet und die obere Endoberfläche des Vorsprunges die untere Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates 2 berührt bzw. kontaktiert. Silikon kautschuk 35b ist entlang des Silikonkautschuks 35a, der oberen Hauptoberfläche des Wärmekompensators 31 benachbart zu seinem äußeren Umfang und der äußeren Umfangskante des Halbleitersub strates 2 bis zu einer wesentlichen bzw. ausreichenden Dicke ausgebildet.

Bei der dritten bevorzugten Ausführungsform wird der Schritt des Befestigens des Halbleitersubstrates 2 auf dem Wärmekompensator 31 wie in den Fig. 10A bis 10C, 11A und 11B gezeigt, ausgeführt. Der Wärmekompensator 31 wird anfänglich auf einem horizontalen Tisch (nicht gezeigt) mit der Seite des ringförmigen Grabens 31f nach oben gerichtet angeordnet plaziert. Dann wird der Sili konkautschuk 35a, der ausgebildet und gehärtet ist, in dem ringförmigen Graben 31f angeordnet (Fig. 10A).

Das Halbleitersubstrat 2 wird zentral auf dem Wärmekompensator 31 mit der Fläche der Anodenelektrodenschicht 3a des Halblei tersubstrates 2 nach unten gerichtet angeordnet (Fig. 10B). Zu diesen Zeitpunkt wird, während der V-förmige Graben 31e durch den Silikonkautschuk 35a visuell erkannt wird, das Halbleiter substrat 2 so angeordnet, daß die äußere Umfangskante des Halbleitersubstrates 2 genau über dem V-förmigen Graben 31e angeordnet ist.

Das Gewicht 41 zur Verhinderung von Positionsverschiebungen wird auf dem Halbleitersubstrat 2 plaziert (Fig. 10C). Es ist ein kleiner Freiraum zwischen der oberen Endoberfläche des Körpers des Silikonkautschuks 35a und der gegenüberliegenden unteren Oberfläche des Halbleitersubstrates 2 ausgebildet. Die obere Endoberfläche des Vorsprunges des Silikonkautschuks 35a ist in Kontakt mit der unteren Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates 2, z. B. der Oberfläche der Anodenelektrodenschicht 3A oder des Polyimidlackes 2a.

Der Silikonkautschuk 35b wird von der Spitze der Düse 42 entlang des Silikonkautschuks 35a und der äußeren Umfangskante des Halbleitersubstrates 2 bis zu einer ausreichenden Dicke zuge führt (Fig. 11A). Der Silikonkautschuk 35b wird zur Bedeckung der äußeren Umfangskante des Halbleitersubstrates 2 und deren benachbarten Bereiches verwendet.

Nachfolgend werden das Halbleitersubstrat 2 und der Wärmekom pensator 31 mit dem darauf plazierten Gewicht 41 in den Vakuum kessel eingeführt und dann unter Vakuum oder in Inertgas zum Härten des Silikonkautschuks 35b erwärmt (Fig. 11B). Ein Teil des Silikonkautschuks 35b dringt zwischen den Silikonkautschuk 35a und den ringförmigen Graben 31f ein. Dieses Eindringen er folgt effektiv, wenn der äußere Durchmesser des Silikonkaut schuks 35a kleiner als der äußere Durchmesser des ringförmigen Grabens 31f ist. Da der kleine Freiraum zwischen dem Körper des Silikonkautschuks 35a und der gegenüberliegenden unteren Ober fläche des Halbleitersubstrates 2 wie oben beschrieben exi stiert, dringt der aufgebrachte Silikonkautschuk 35b effektiv in diesen Freiraum ein. Jedoch dringt der Silikonkautschuk 35b nicht in Richtung des zentralen Bereiches des Wärmekompensators 31 hinter den Vorsprung des Silikonkautschuks 35a, der die un tere Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates 2 kontaktiert, ein. Aus diesem Grund ist bei der dritten bevorzugten Ausfüh rungsform nicht nötig den O-Ring 33 vorzusehen. Der Silikon kautschuk 35b wird durch Erwärmen gehärtet wie er in diese Bereiche eingedrungen ist. Der gehärtete Silikonkautschuk 35b ist zur Bedeckung der äußeren Umfangskante des Halbleitersub strates 2 und dessen benachbarten Bereiches ausgebildet, wie in Fig. 11B gezeigt. Derart wird das Halbleitersubstrat 2 zuver lässig mit einer ausreichenden Stärke und ohne Verschiebung oder Entfernung auf dem Wärmekompensator 31 befestigt. Da der vorge formte Silikonkautschuk 35a, der keine Blasen enthält, zuvor in dem ringförmigen Graben 31f angeordnet wird, wird das Halblei tersubstrat 2 durch den Silikonkautschuk 35, der keine Blasen enthält, zuverlässig mit dem Wärmekompensator 31 verbunden. Die Benutzung des geformten Werkstückes erleichtert den Schritt des Füllens des ringförmigen Grabens 31f mit dem Silikonkautschuk.

VIERTE BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM

Die Druckverpackungstyp-Halbleitervorrichtung wird so konstru iert, daß Silikonkautschuk 36 benachbart zu der äußeren Um fangskante des Halbleitersubstrates 2 nicht nur das Halblei tersubstrat 2 und den Wärmekompensator 31 sondern auch den Wärmekompensator 6 zusammen verbindet, wie in Fig. 12 gezeigt.

Bei der vierten bevorzugten Ausführungsform weist der Schritt des Befestigen des Halbleitersubstrates 2 auf dem Wärmekompen sator 31 die in den Fig. 13A, 13B und 14 gezeigten Schritte auf. Das heißt, nach den selben Schritten wie in den Fig. 6A und 6B gezeigt, wird der Wärmekompensator 6 konzentrisch auf der oberen Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates 2 in Position angeordnet, und das Gewicht 41 wird darauf plaziert (Fig. 13A). Bevorzugter Weise ist ein schmaler Freiraum zwischen der oberen Endoberfläche des gehärteten Silikonkautschuks 36a und der ge genüberliegenden Oberfläche der Anodenelektrodenschicht 3A ausgebildet.

Dann wird Silikonkautschuk 36b von der Spitze der Düse 42 entlang des Silikonkautschuks 36a und der äußeren Umfangskante des Halbleitersubstrates 2 bis zu einer ausreichenden Dicke zugeführt (Fig. 13B). Der Silikonkautschuk 36b wird zur Be deckung der äußeren Umfangskante des Halbleitersubstrates 2, deren benachbarten Bereiches, der äußeren Umfangsseitenfläche des Wärmekompensators 6 ausgenommen deren oberes Ende, und des Silikonkautschuks 36a zugeführt.

Das Halbleitersubstrat 2 und der Wärmekompensator 31 mit dem darauf plazierten Gewicht 41 werden in den Vakuumkessel einge führt und unter Vakuum oder Inertgas zum Härten des Silikon kautschuks 36b erwärmt (Fig. 14). Der Silikonkautschuk 36b dringt zwischen die obere Endoberfläche des Silikonkautschuks 36a und der gegenüberliegenden unteren Oberfläche des Halb leitersubstrates 2 benachbart zu deren äußerer Umfangskante ein. Der eingedrungene Silikonkautschuk 36b wird in diesem Bereich durch Erwärmen so wie er ist gehärtet. Der gehärtete Silikon kautschuk 36b ist über der äußeren Umfangsseitenfläche des Wärmekompensators 6, ausgenommen über deren oberem Ende, der äußeren Umfangskante des Halbleitersubstrates 2, deren be nachbartem Bereich, und dem Silikonkautschuk 36a ausgebildet. Derart wird das Halbleitersubstrat 2 zuverlässig auf dem Wärmekompensator 6 und dem Wärmekompensator 31 mit einer ausreichenden Stärke ohne die Gefahr der Verschiebung oder Ent fernung befestigt. Bei der vierten bevorzugten Ausführungsform wird, da nicht nur das Halbleitersubstrat 2 und der Wärmekom pensator 31 sondern auch der Wärmekompensator 6 zusammen ver bunden sind, die relative Position des Wärmekompensators 6 und des Halbleitersubstrates 2 bei der Benutzung der Halbleiter vorrichtung nicht verschoben.

MODIFIKATIONEN

1. Bei den Halbleitervorrichtungen der ersten, zweiten und vierten bevorzugten Ausführungsformen dienen der V-förmige Graben 31b und die Durchgangsöffnungen 31c zur Verhinderung des Eindringens des Silikonkautschuks in den zentralen Bereich ohne O-Ring 33. Der O-Ring 33 verstärkt diesen Effekt.
2. Eine Mehrzahl von V-förmigen Gräben 31b kann in dem Wärme kompensator 31 ausgebildet sein. Mehr V-förmige Gräben 31b ver stärken den Effekt der Verhinderung des Eindringens des Sili konkautschuks. Jedoch reduzieren mehr V-förmige Gräben 31b die elektrische Kontaktfläche zwischen der Anodenelektrodenschicht 3A und dem Wärmekompensator 31, und daher ist eine unnötig große Anzahl von V-förmigen Gräben 31b nicht zu bevorzugen.
3. Die Ausbildung des Querschnitts des V-förmigen Grabens 31b ist nicht auf in Fig. 2 gezeigte Dreiecke beschränkt, sondern kann wie benötigt verändert werden.
4. Die ersten bis vierten bevorzugten Ausführungsformen zeigen Druckverpackungstyp-Thyristoren mit einem zentralen Gate. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf Thyristoren be schränkt, sondern kann ebenso auf Druckverpackungstyp-Dioden, - transistoren und andere allgemeine Druckverpackungstyp-Halb leitervorrichtungen angewendet werden.

Claims

1. Druckkontaktierte Halbleitervorrichtung mit

a) einem Halbleitersubstrat mit
b) (a-1) einem Halbleitersubstratkörper (2) mit mindestens einem Übergang zwischen Halbleiterschichten unterschiedlichen Lei tungstyps, und erster und zweiter Hauptoberfläche, und
c) (a-2) einer ersten und einer zweiten leitenden Elektrodenschicht (3K, 3A) mit der Gestalt einer flachen Platte, die auf der er sten bzw. zweiten Hauptoberfläche ausgebildet sind;
d) einem ersten elektrisch leitenden Wärmekompensator (6) mit erster und zweiter Hauptoberfläche, wobei die erste Hauptober fläche des ersten Wärmekompensators eine äußere Hauptoberfläche der ersten Elektrodenschicht (3K) kontaktiert;
e) einem zweiten elektrisch leitenden Wärmekompensator (31) mit erster und zweiter Hauptoberfläche, wobei die erste Haupt oberfläche des zweiten Wärmekompensators (31) eine äußere Hauptoberfläche der zweiten Elektrodenschicht (3A) kontaktiert und der zweite Wärmekompensator so ausgebildet ist, daß seine äußere Umfangskante nach außen über die äußere Umfangskante des Halbleitersubstrates vorsteht,
wobei der zweite Wärmekompensator eine in seiner ersten Haupt oberfläche mit einer vorbestimmten Breite derart ausgebildete Ausnehmung (31a, 31f) aufweist, daß der äußere Umfang des der ersten Hauptoberfläche des zweiten Wärmekompensators gegenüber liegend angeordneten Halbleitersubstrates der Ausnehmung gegen überliegt,
f) einem verbindenden dichten Material (32, 34, 35, 36), das entlang der äußeren Umfangskante des Halbleitersubstrates und deren benachbarten Abschnittes zum Befestigen der äußeren Um fangskante des Halbleitersubstrates und deren benachbarten Ab schnittes auf dem zweiten Wärmekompensator (31) ausgebildet ist,
wobei das verbindende dichte Material
g) (d-1) einen in der Ausnehmung (31a, 31f) ausgebildeten ersten Abschnitt (32a, 34a, 35a) zum Füllen der Ausnehmung (31a, 31f), und
h) (d-2) einen auf dem ersten Abschnitt und der äußeren Umfangs kante des Halbleitersubstrates ausgebildeten zweiten Abschnitt (32b, 34b, 36b) aufweist,
i) einem ersten und einem zweiten elektrisch leitenden Block (10K, 10A), die jeder mindestens eine Hauptoberfläche aufwei sen, wobei die Hauptoberflächen des ersten und zweiten leiten den Blockes die zweiten Hauptoberflächen des ersten bzw. zwei ten Wärmekompensators (6, 31) kontaktieren,
wobei der thermische Expansionskoeffizient des ersten Wärmekom pensators (6) näher an dem des Halbleitersubstrates (2) als der des ersten leitenden Blockes (10K) und der thermische Expan sionskoeffizient des zweiten Wärmekompensators (31) näher an dem des Halbleitersubstrates (2) als der des zweiten leitenden Blockes (10A) ist, und
j) einer Gehäusevorrichtung (7) mit zwei gegenüberliegenden Öffnungen zum Aufnehmen des Halbleitersubstrates (2), der er sten und zweiten Wärmekompensatoren (6, 31) und des ersten und zweiten leitenden Blocks (10K, 10A) derart, daß Teile des er sten bzw. zweiten leitenden Blockes in den zwei Öffnungen frei gelegt sind, wobei die Gehäusevorrichtung im wesentlichen elek trisch isolierende Eigenschaften aufweist.

2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten leitenden Blöcke (10K, 10A) im wesentlichen aus Kupfer gefertigt sind.

3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wärmekompensator (31) weiter einen ersten Graben (31b) aufweist, der in der ersten Hauptoberfläche des Wärmekompensators innerhalb des inneren Um fanges der Ausnehmung (31a, 31f) entlang der Ausnehmung ausge bildet ist.

4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wärmekompensator (31) weiter eine Mehrzahl von Öffnungen (31c) aufweist, die in dem ersten Graben (31b) ausge bildet sind und bis zur zweiten Hauptoberfläche des Wärmekom pensators durchgehend verlaufen.

5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeich net durch

a) einen elastischen Ring (33), der in dem ersten Graben (31b) in Kontakt mit dem ersten Graben (31b) und mit der äuße ren Hauptoberfläche der zweiten Elektrodenschicht (3A) angeord net ist.

6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß der zweite Wärmekompensator (31) einen zweiten Graben (31e) aufweist, der in dem Boden der Aus nehmung entlang des senkrecht zur ersten Hauptoberfläche des zweiten Wärmekompensators (31) auf den Boden der Ausnehmung (31a, 31f) projizierten Umfangs des Halbleitersubstrates ver läuft.

7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß der zweite Wärmekompensator (31) eine Öffnung (31d) auf weist, die in der ersten Hauptoberfläche innerhalb des inneren Umfanges der Ausnehmung und bis zur zweiten Hauptoberfläche durchgehend ausgebildet ist.

8. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß der zweite Wärmekompensator (31)

(c-1) eine Dünnfilmschicht (31g) zur Bedeckung der Oberfläche aufweist, wobei die Dünnfilmschicht aus einem elektrisch lei tenden Metall gebildet ist, das weicher als der innere Ab schnitt des dadurch bedeckten zweiten Wärmekompensators ist.

9. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß das verbindende dichte Material (36) in der Ausnehmung (31a, 31f) entlang der äußeren Umfangskante des Halbleiter substrates und deren benachbartem Bereich und entlang des äuße ren Umfangs des ersten Wärmekompensators (6) zur Verbindung der äußeren Umfangskante des Halbleitersubstrates und deren benach barten Bereiches, des ersten Wärmekompensators und des zweiten Wärmekompensators ausgebildet ist, wobei der zweite Abschnitt, der auf dem ersten Abschnitt ausgebildet ist, entlang der äuße ren Umfangskante des Halbleitersubstrates und deren benachbar tem Bereich und entlang des äußeren Umfangs des ersten Wärme kompensators (6) ausgebildet ist.

10. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat ein Leistungsgate-Abschaltthyristor ist, der ein Siliziumsubstrat, eine Anodenelektrodenschicht und eine Kathodenelektrodenschicht, die als Halbleitersubstratkör per, zweite Elektrodenschicht bzw. erste Elektrodenschicht die nen, aufweist.

11. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Elektrodenschichten im wesentlichen aus Aluminium gefertigt sind.

12. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Wärmekompensatoren im wesentlichen aus Molybdän gefertigt sind.

13. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das verbindende dichte Material im wesentlichen aus Sili konkautschuk besteht.

14. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusevorrichtung (7)

(f-1) ein zylindrisches Gehäuse, das im wesentlichen aus Keramik gefertigt ist; und
(f-2) ein Paar von Flanschen (13K, 13A), die an gegenüberliegen den Enden des zylindrischen Gehäuses befestigt sind, und die die Öffnungen aufweisen, aufweist,
wobei die ersten und zweiten leitenden Blöcke (10K, 10A) in den Öffnungen freigelegt sind.

15. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß der Leistungsgate-Abschaltthyristor

1. (a-3) eine Gateelektrodenschicht (3G), die auf der ersten Hauptoberfläche des Siliziumsubstrates ausgebildet ist, auf weist, und
daß die Halbleitervorrichtung weiter
2. eine externe Gateelektrode (18), die außerhalb der Gehäu sevorrichtung ausgebildet ist, und
3. eine Gatespannungsübertragungsvorrichtung zum elektrischen Verbinden der Gateelektrodenschicht (3G) mit der externen Gate elektrode (18) aufweist.

16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekenn zeichnet,
daß der erste Wärmekompensator (6) eine Gatespannungsübertra gungsdurchgangsöffnung (8) aufweist, die in einer Position ge genüber der Gateelektrodenschicht (3G) ausgebildet ist und von der ersten Hauptoberfläche zu der zweiten Hauptoberfläche durch den ersten Wärmekompensators verläuft,
daß der erste leitende Block (10K) in seiner Hauptoberfläche, die den ersten Wärmekompensator (6) kontaktiert, eine der Gate spannungsübertragungsdurchgangsöffnung (8) gegenüberliegende Ausnehmung (9) aufweist, und
daß die Gatespannungsübertragungsvorrichtung

(h-1) eine Gateelektrode (15), die innerhalb der Gatespannungs übertragungsdurchgangsöffnung (8) angeordnet ist und mit der Gateelektrodenschicht (3G) kontaktiert und mit dieser elek trisch verbunden ist,
(h-2) eine Zwangsvorrichtung (19), die zwischen dem Boden der Ausnehmung (9) und der Gateelektrode zum Drücken und Zwingen der Gateelektrode in Richtung der Gateelektrodenschicht ange ordnet ist, und
(h-3) einen Leiter (16) mit einem mit der Gateelektrode (15) verbundenen ersten Ende und einem mit der externen Gateelek trode (18) verbundenen zweiten Ende aufweist.

17. Verfahren zur Herstellung einer druckkontaktierten Halblei tervorrichtung mit den Schritten:

a) Vorbereiten eines Halbleitersubstrates mit
b) (a-1) einem Halbleitersubstratkörper (2) mit mindestens einem Übergang zwischen Halbleiterschichten verschiedener Leitungsty pen und erster und zweiter Hauptoberfläche, und
c) (a-2) einer ersten und einer zweiten leitenden Elektrodenschicht (3K, 3A) in der Form flacher Platten, die auf der ersten bzw. zweiten Hauptoberfläche ausgebildet sind,
d) Vorbereiten einer Gehäusevorrichtung (7) mit zwei gegen überliegenden Öffnungen und mit im wesentlichen elektrisch iso lierenden Eigenschaften,
e) Vorbereiten eines ersten und eines zweiten leitenden Blockes (10K, 10A), die jeweils mindestens eine Hauptoberfläche aufweisen und im wesentlichen aus Kupfer gefertigt sind,
f) Vorbereiten eines ersten leitenden Wärmekompensators (6) mit erster und zweiter Hauptoberfläche, wobei der thermische Expansionskoeffizient des ersten Wärmekompensators näher an dem des Halbleitersubstrates ist als der von Kupfer,
g) Vorbereiten eines zweiten leitenden Wärmekompensators (31) mit erster und zweiter Hauptoberfläche, wobei der thermische Expansionskoeffizient des zweiten Wärmekompensators näher an dem des Halbleitersubstrates ist als der von Kupfer und der zweite Wärmekompensator so ausgebildet wird, daß seine äußere Umfangskante nach außen über die äußere Umfangskante des Halb leitersubstrates vorspringt, wenn das Halbleitersubstrat in einer vorbestimmten Position gegenüber der ersten Hauptoberflä che des zweiten Wärmekompensators positioniert ist, wobei der zweite Wärmekompensator derart vorbereitet wird, daß er in sei ner ersten Hauptoberfläche eine Ausnehmung (31a, 31f) mit einer vorbestimmten Breite aufweist, innerhalb derer der senkrecht zu der ersten Hauptoberfläche des zweiten Wärmekompensators (31) auf diese erste Hauptoberfläche projizierte äußere Umfang des Halbleitersubstrates liegt, wenn das Halbleitersubstrat in der vorbestimmten Position auf der ersten Hauptoberfläche des zwei ten Wärmekompensators plaziert ist,
h) Einbringen eines ersten verbindenden dichten Materials in der Ausnehmung und Härten des ersten verbindenden dichten Mate rials,
i) Positionieren des Halbleitersubstrates in der vorbestimm ten Position auf der ersten Hauptoberfläche des zweiten Wärme kompensators derart, daß die erste Hauptoberfläche des zweiten Wärmekompensators die äußere Hauptoberfläche der zweiten Elek trodenschicht kontaktiert,
j) Ausbilden eines zweiten verbindenden dichten Materials auf dem gehärteten ersten verbindenden Material und auf der äußeren Umfangskante des Halbleitersubstrates und auf deren benachbar tem Abschnitt und Härten des zweiten verbindenden dichten Mate rials unter reduziertem Druck zum Befestigen der äußeren Um fangskante des Halbleitersubstrates und ihres benachbarten Be reiches auf dem zweiten Wärmekompensator, und
k) Aufnehmen des ersten Wärmekompensators, des zweiten Wärme kompensators, auf dem das Halbleitersubstrat befestigt ist, und des ersten und zweiten leitenden Blockes in der Gehäusevorrich tung, so daß Teile des ersten bzw. zweiten leitenden Blocks in den zwei Öffnungen freigelegt sind, mit der ersten Hauptober fläche des ersten Wärmekompensators in Kontakt mit der äußeren Hauptoberfläche der ersten Elektrodenschicht und mit den Hauptoberflächen des ersten bzw. zweiten leitenden Blocks im Kontakt mit den zweiten Hauptoberflächen des ersten bzw. zwei ten Wärmekompensators.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (e)

(e1) ein erster Graben (31b) in der ersten Hauptoberfläche des zwei ten Wärmekompensators innerhalb des inneren Umfanges der Aus nehmung (31a, 31f) entlang der Ausnehmung ausgebildet wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (e)

(e2) eine Mehrzahl von Öffnungen (31c) in dem ersten Graben (31b) des zweiten Wärmekompensators bis zur zweiten Hauptober fläche hindurch ausgebildet wird.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, gekennzeichnet durch

a) Vorbereiten eines elastischen Ringes (33), der in dem er sten Graben (31b) angeordnet werden kann, und der einen solchen Querschnitt aufweist, daß sein ganzer Umfang von der ersten Hauptoberfläche des zweiten Wärmekompensators, wenn darauf an geordnet, vorspringt, und
b) Vorsehen des elastischen Ringes in dem ersten Graben vor dem Schritt (g).

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch ge kennzeichnet, daß in Schritt (e)

(e3) ein zweiter Graben (31e) in dem Boden der Ausnehmung (31a, 31f) entlang des projizierten Umfangs ausgebildet wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch ge kennzeichnet, daß in Schritt (e)

(e4) ein Durchgangsloch (31d) in der ersten Hauptoberfläche des zweiten Wärmekompensators innerhalb des inneren Umfanges der Ausnehmung und hindurch bis zur zweiten Hauptoberfläche ausge bildet wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch ge kennzeichnet, daß in Schritt (e)

(e5) eine Dünnfilmschicht zur Bedeckung der Oberfläche des zweiten Wärmekompensators ausgebildet wird, wobei die Dünnfilm schicht aus einem leitenden Metall gebildet ist, das weicher als der zweite Wärmekompensator ist.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch ge kennzeichnet, daß vor Schritt (h) das Positionieren des ersten Wärmekompensa tors auf dem Halbleitersubstrat derart erfolgt, daß die erste Hauptoberfläche des ersten Wärmekompensators die äußere Haupt oberfläche der ersten Elektrodenschicht kontaktiert, und dann in Schritt (h) das Ausbilden des zweiten verbindenden dichten Materials auf dem gehärteten ersten verbindenden dichten Mate rial, der äußeren Umfangskante des Halbleitersubstrates, deren benachbartem Bereich, und dem äußeren Umfang des ersten Wärme kompensators und Härten des zweiten verbindenden dichten Mate riales unter reduziertem Druck zum Verbinden der äußeren Um fangskante des Halbleitersubstrates und deren benachbarten Be reiches, des ersten Wärmekompensators und des zweiten Wärmekom pensators, erfolgt.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch ge kennzeichnet, daß in Schritt (f) als das erste verbindende dichte Material ein vor dem Einbringen gehärtetes ringförmiges verbindendes dichtes Material (35a) mit einer vorbestimmten Konfiguration zum Füllen der Ausnehmung derart eingebracht wird, daß im we sentlichen kein Raum zwischen der Oberfläche des ringförmigen verbindenden dichten Materiales und den Wänden der Ausnehmung verbleibt.