DE1439056A1 - Verfahren zum Verbinden einer Elektrode einer Halbleiteranordnung mit einem Kontaktteil - Google Patents

Verfahren zum Verbinden einer Elektrode einer Halbleiteranordnung mit einem Kontaktteil

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DE1439056A1 DE19601439056 DE1439056A DE1439056A1 DE 1439056 A1 DE1439056 A1 DE 1439056A1 DE 19601439056 DE19601439056 DE 19601439056 DE 1439056 A DE1439056 A DE 1439056A DE 1439056 A1 DE1439056 A1 DE 1439056A1
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Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, ' u rillt
Wittelsbaeherplatz
PA 6o/3oo5 Edt/Au
H39056
Verfahren zum Verbinden einer Elektrode einer Halbleiteran- μ Ordnung mit einem Kontaktteil
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum großflächigen Verbinden einer Elektrode einer Halbleiternnordnung mit einem Kontatteil, bei dem zwischen dem Kontaktteil und der Elektrode eine wenigstens an den dem Kontaktteil und der Elektrode zugewandten Teilen ihrer Oberfläche mit einem benetzenden Stoff versehene Schicht eines die Wärme gut leitenden Materials aufgebracht und durch Erhitzen auf eine Temperatur, die oberhalb des Schmelzpunktes des benetzenden Stoffes liegt, mit dem Kontaktteil und der Elektrode verbunden wird.
Um eine gute Ableitung der im Betrieb bei einer Halbleiteranordnung an den Elektroden erzeugten Wärme zu gewährleisten, ist eine großflächige Verbindung mit einem die Wärme gut leitenden Kontaktteil wesentlich. Um dies zu erreichen, wurde bisher die Elektrode über eine Zwischenschicht aus Zinn auf dem Kontaktteil aufgelötet. Es hat sich gezeigt, daß bei den
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j6 Unterlagen. (Art. / ό ι nua. * ,Ar., S&tz 3 ί*3 Anaerungsgss. ν. 4. 9. Vjj/,
im Betrieb an der Elektrode auftretenden hohen Tempaaturen leicht an einigen Stellen eine umwandlung des Zinns in die ^"-Modifikation auftritt, die wegenjhrer Sprödigkeit und der Eigenschaft, Kristallisationskeime zu bilden, die Lötverbindung praktisch unbrauchbar macht.
Diesen Nachteil zu vermeiden ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, die dadurch gelöst wird, daß eine Schicht aus einem weichen, die bei thermischer Belastung des Halbleiterbauelementes infolge der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Elektrodenmetall und Halbleiterkörper auftretenden mechanischen Spannungen aufnehmenden Material verwendet und die Verbindung bei einer Temperatur durchgeführt wird, die unterhalb des Schmelzpunktes des Kontaktteils und des weichen Materials sowie unterhalb des Schmelzpunktes des Elektrodenmetalls liegt.
Das Aufbringen einer weichen die Wärme gut leitenden Schicht hat den Vorteil, daß durch diese Schicht das durch den Unterschied in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Elektrodenmetall und Halbleiterkörper bedingte Auftreten mechanischer Spannungen bei einer thermischen Belastung des Halbleiterbauelements vermieden wird. Damit ist die Gefahr der Rissebildung in Halbleiterkörpern, die zur Bildung von Rekombinationszentren oder gar zum Brechen des Bauelemets führt, beseitigt.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines besonders günstigen Ausführungsbeispiels beschrieben.
In Pig. 1 ist ein Halbleiterkörper 16 dargestellt, der auf seiner Unterseite, mit einer z. B. aus Gold bestehenden Elek-
itrode 5 versehen 1st. Auf das aus einem gut wärmeleitenden j Material bestehende Kontaktteil 1 wird eine Schicht 3 aus weichem, die Wärme gut leitendem Material, z. B. Blei, aufgebracht, Sie mit einem die Elektrode 5 und das Kontaktteil 1 J gut benetzenden Stoff, im vorliegenden Ausführungsbeispiel J * Indium, versehen ist. Der Überzug 2 bzw. 4 aus dem benetzenden Stoff kann z. B. nur auf den der Elektrode 5 und dein Kontaktteil 1 zugewandten Oberflächenteilen der Schicht 3 aufgebracht sein. Auf den überzug 4 wird die Elektrode 5 aufgelegt und das ganze System, vorzugsweise in Schutzgas, auf eine Temperatur erhitzt, bei der der nur für eine gute Benetzung dienende Überzug 4 bzw. 2 flüssig wird, in vorliegendem Ausftihrungsbeispiel auf etwa 16o° C. Alle übrigen Teile der Anordnung bleiben fest. Man erhält so eine mechanisch und elektrisch günstige Verbindung zwischen Elektrode 5 und Kontaktteil 1, durch die auch eine gute Wärmeabführung von der Elektrode gewährleistet ist. Durch die weiche Zwischenschicht «wischen Elektrode und Kontaktteil wird ein Brechen des Bauelements, das bei thermischer Belastung wegen der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Halbleiter-
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~4~ U39056
Körper und Kontaktteil sonst sehr leicht auftritt, vermieden.
Mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist somit eine großflächige Kontaktierung von Halbleiterbauelementen ohne große mechanische Beanspruchung' des Bauelemente möglich. Auch kann die Kontaktierung bei relativ niedrigen Temperaturen erfolgen.
Bei einer besonders günstigen Äusführungsform des Verfahrene gemäß der Erfindung wird eine mit aufgewalztem Indium versehene Bleifolie zwischen Elektrode und Kontaktteil aufgebracht und durch Erhitzen mit dieser verbunden.
In Pg. 2 ist ein Transistor dargestellt, bei dem die Kollektorelektrode 12, die z. B. aus Gold oder aus einer Gold-Antimon-Legierung besteht, nach dem Verfahren gemäß der Erfindung mit dem gleichzeitig als Boden des Gehäuses dienenden, z. B. aus Eisen bestehenden Kontaktteil H verbunden ist. Der Halb-
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leiterkörper 6 besteht dabei z. B. aus p-leitendem Silizium und ist mit einer z. B. aus Aluminium bestehenden Basteelektrode 8 und einer ringförmig um die Basiselektrode angeordneten, z. B. aus einer Gold-Antimon-legierung bestehenden, Emitteräektrode 7 versehen. Sie Gehäusekappe 9 ist mit der Grundplatte H gasdicht verbunden. Durch die Grundplatte H, die gleichzeitig als Kollektoranschluß dient, sind die Emitterzuleitung 1o und die Basiszuleitung 11 hindurchgeführt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist auch mit Vorteil zum
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großfläohsgen Kontaktieren der Elektroden von Gleichrichtern, besonders von Hoohleistungsgleichrichtern, verwendbar.
5 Patentansprüche
2 Figuren
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Claims (5)

J I • J Patentansprüche
1. Verfahren zum großflächigen Verbinden einer Elektrode einer Halbleiteranordnung mit einem Kontaktteil, bei dem zwischen dem Kontaktteil und der Elektrode eine wenigstens an den dem Kontaktteil und der Elektrode zugewandten Teilen ihrer Oberfläche mit einem benetzenden Stoff versehene Schicht eines die Wärme gut leitenden Materials aufgebracht und durch Erhitzen auf eine Temperatur, die oberhalb des Schmelzpunktes des benetzenden Stoffes liegt, mit dem Kontaktteil und der Elektrode verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus einem weichen, die bei thermischer Belastung des Halbleiterbauelements infolge der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Elektrodenmetall und Halbleiterkörper auftretenden mechanischen Spannungen aufnehmenden, Material verwendet und die Verbindung bei einer Temperatur durchgeführt wird, dfe unterhalb des Schmelzpunktes des Kontatteils und des weichen Materials sowie unterhalb des Schmelzpunktes des Elektrodenmetalls liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine wenigstens an einem Teil ihrer Oberfläche mit Indium versehene Bleischicht aufgebracht wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht verwendet wird, auf die der benetzende Stoff aufgewalzt ist«
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4· Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit aufgewalztem Indium versehene Bleifolie verwendet wird.
5. Halbleiteranordnung, hergestellt nach einem Verfahren nach eines der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die ι. B. aus Soli bestehende Elektrode auf ihrer ganzen dem Kontaktteil »ugewandten Oberfläche über eine an den dem Kontaktteil und der eu kontaitierenden Elektrode zugewandten feilen der Oberfläche mit Indium versehene Bleischicht mit dem die Grundplatte eines Gehäuses bildenden, z. B. aus Eisen bestehenden Kontaktteil verbunden ist,
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Lee rs e ite
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