DE3122387A1 - "glasumhuellte halbleiterdiode und verfahren zur herstellung" - Google Patents

"glasumhuellte halbleiterdiode und verfahren zur herstellung"

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DE3122387A1 DE19813122387 DE3122387A DE3122387A1 DE 3122387 A1 DE3122387 A1 DE 3122387A1 DE 19813122387 DE19813122387 DE 19813122387 DE 3122387 A DE3122387 A DE 3122387A DE 3122387 A1 DE3122387 A1 DE 3122387A1
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Description

  • Glasumhüllte Halbleiterdiode und Verfahren zur Herstellung Die Erfindung betrifft eine glasumhüllte Halbleiterdiode und deren Herstellungsverfahren, sie betrifft insbesondere eine Halbleiterdiode in einem sogenannten Double-Plug-GehäuseJ auch Hartglas-Druckkontaktgehäuse genannt.
  • P Ein Gehäuse dieser Art besteht aus drei Teilen, nämlich einem Glasröhrchen und den beiden Anschlußdrähten mit der klbenförmigen Verdickung, dem Plug . Beim Einschmelzen des Halbleiterplättchens verschmilzt auch das Röhrchen mit den Verdickungen und beim Erkalten schrumpft das Glasröhrchen und erzeugt den erforderlichen Kontaktdruck auf das Halbleiterplättchen. Bei der Herstellung derartiger Dioden, auch Double-Plug-Dioden genannt, wird nach dem Stand der Technik auf der Vorderseite des Halbleiterplättchens eine Titan-Silber-Metallisierung aufgedampft und anschließend ein sogenannter Silberstiel elektrolytisch aufwachsen gelassen. Das Silber der Doppelschicht hat unter anderem die Aufgabe, den beim Einschelzen auftretenden hohen Druck zu verringern, der durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Glases und des Siliciums des Halbleiterplättchens entsteht.
  • Beim Einschmelzen treten Temperaturen bis zu 7000C auf, deshalb ist es erforderlich, die Dioden mit Passivierungsmitteln zu behandeln. Diese stellen zumeist Verbindungen von Phosphor und Bor dar und sind hygroskopisch, d.h sie nehmen Wasserdampf auf Auf diese Weise entsteht ein Elektrolyt, der eine Korrosion der Silberstiele bewirkt. Es kommt zur Niederschlagung von Silberionen an bestimmten Stellen der Oberfläche der Dioden und nach einer gewissen Zeit bilden sich leitende Silberbrücken, die zu einem Totalausfall der Dioden führen.
  • Aus der DE-OS 26 43 147 ist eine glasumhüllte Diode bekannt, deren Vorderseite in einem bestimmten Bereich mit einer Titan-Paladium-Silber-Metallisierung versehen ist, auf der ein Silberanschluß ausgebildet ist. Die Rückseite der Diode ist mit einer Nickel- wie auch Silberschicht bedampft. Sowohl auf der Rückseite wie auf der Vorderseite ist eine Gold/Germanium-Legierung aufgedampft, wobei mittels photolithographischer Methoden auf der Vorderseite ein entsprechendes Muster aufgebracht ist, so daß nur der Silberanschluß bedeckt ist.
  • Durch die metallurgische Wechselwirkung der Gold/Germanium-Legierung mit der Nickel-Eisen-Oberfläche der Verdickungen der Anschlußdrähte bzw. der darauf angeordneten Kupferoberfläche erhöht sich die Zuverlässigkeit der einzelnen Diode. Eine mögliche Silberionenwanderung wird jedoch dadurch nicht ganz verhindert, da die aufgedampfte Gold/Germanium-Legierungsschicht aufgrund des Kanteneffektes den Silberkontakt nicht vollständig umhüllt.
  • In der DE-AS 16 14 668 wird eine Halbleitergleichrichter-Anordnung mit großflächigen, gut lötbaren Kontakten beschrieben, die aus einer Aluminiumschicht als erstem Kontaktmetall und einer Silberschicht als zweitem Kontaktmetall bestehen. Dabei ist eine Zwischenschicht als Diffusionsperre angeordnet, die ein Hineinwandern des Aluminiums in das Silber verhindern soll. Als Diffusionssperre werden dabei Metalle wie Nickel, Kobald, Chrom, Titan oder Mangan verwendet.
  • Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen mit den kolbenförmigen Verdickungen der Anschlußdrähte. gut lötbaren Kontakt anzugeben, der die Zugfestigkeit der fertigen Dioden erhöht und gleichzeitig die mögliche lonenwanderung wie zusätzlich teure Kontaktmetalle vermeidet. Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Halbleiterdiode sind in den Patentansprüchen 2 und 3 angegeben.
  • r Die glasumhüllte Halbleiterdiode nach der Erfindung zeichnet sich demnach dadurch aus, daß Anoden- und Kathodenbereich jeweils einen aus mindestens zwei Schichten bestehenden ohmschen Kontakt aufweist, wobei die Doppelschichten aus Titan und Kupfer gebildet werden. Anstelle des üblichen Silberstiel ist hier ein Kupferstiel aufgedampft, wobei außerdem zur besseren Lötbarkeit sowohl die Vorder- wie die Rückseite der Diode mit reinem Zinn oder einer Zinnlegarung beschichtet sind.
  • Die Herstellung einer derartigen Halbleiterdiode kann z.B.
  • auf die nachstehend angegebene Weise erfolgen: Bei einer nach den üblichen Verfahren hergestellten Halbleiterdiode wird auf die Vorderseite zur Herstellung des ohmschen Kontaktes des Anodenbereiches eine Titanschicht und auf dieser dann eine Kupferschicht aufgedampft. Unter Zuhilfenahme von Photolithographieprozessen läßt man an einen definierten Bereich der Kupferschicht Kupferstiel. aufwachsen. Nach der . üblichen auf der Rückseite des Substrats der Halbleiterdiode vorgenommenen Verringerung der Gesamtdicke wird auch die Rückseite durch Bedampfen mit einer Doppelschicht aus Titan und Kupfer versehen. Anschließend wird sowohl die Vorder- wie die Rückseite mit reinem Zinn oder einer zinnhaltigen Legierung beschichtet, mittels dies geschieht durch Aufdampfen oder stromloser oder elektrischer Abscheidung. Um bei der Verkapselung das Anlöten der Kontakte an den kolbenförmigen Verdickungen der Anschlußdrähte zu verbessern, wird auf bekannte Weise ein Flußmittel wie P203 oder P2 0 3+P 205 auf die Diode aufgebracht, das gleichzeitig auch noch als Passivierungsmittel wirksam ist. Als letzter#Schritt des Herstellungsverfahrens erfolgt das übliche Einschmelzen der Halbleiterdiode zusammen mit den Anschlußdrähten in einem Glasröhrchen.

Claims (3)

  1. Patentansprüche Öi GlaXumhfillte Halbleiterdiode, mit einem Halbleiterkörper dessen Anoden- und Kathodenbereich jeweils einen aus mindestens zwei Schichten bestehenden ohmschen Kontakt aufweist, mit koaxiale . Zuführungen bildenden in die Glasumhüllung miteingeschmolzenen, kolbenförmige Verdickungen aufweisenden Anschlußdrähten, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - der Anodenbereich besteht aus einer Titan-Kupfer-Doppelschicht, - - auf der Kupferschicht ist in definiertem Bereich. ein Kupferstiel - aufgebracht, - der Kathodenbereich besteht ebenfalls aus einer Titan-Kupfer-Doppel schicht, - sowohl der Anoden- wie auch der Kathodenbereich und der Kupferstiel sind mit reinem Zinn oder einer zinnhaltigen Legierung beschichtet.
  2. 2. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterdiode nach Anspruch 1, wobei deren Halbleiterkörper zusammen mit den Anschlußdrähten in einem Glasröhrchen eingeschmolzen wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - auf der Vorderseite des Halbleiterkörpers wird zur Ausbildung des Anodenbereiches eine Titanschicht und auf dieser eine Kupferschicht aufgedampft, - auf der Kupferschicht wird an mittels Photolithographieprozessen festgelegten Bereich Kupferstiel aufwachsen gelassen, - die Rückseite des Halbleiterkörpers wird zur Ausbildung des Kathodenbereichs mit einer Titanschicht und diese darauf mit einer Kupferschicht bedampft, - auf der Kupferschicht zu beiden Seiten des HalSSiterplättchens wie auch auf dem Kupfer stiel der Anodenseite wird eine Schicht aus reinem Zinn oder einer zinnhaltigen Legierung abgeschieden.
    I
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferstiel stromlos oder elektrolytisch abge-#schieden wird.:
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