DE1044979B

DE1044979B - Verfahren zum AEtzen von elektrisch unsymmetrisch leitenden Halbleiteranordnungen

Info

Publication number: DE1044979B
Application number: DEL27118A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Siegfried Poganski; Heinz Sutter
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1957-03-13
Filing date: 1957-03-13
Publication date: 1958-11-27

Description

DEUTSCHES

Beim Herstellen von elektrisch unsymmetrisch leitenden Halbleiteranordnungen, wie z. B. Trockengleichrichtern oder Transistoren, die mit Germanium, Silizium oder einer halbleitenden intermetallischen Verbindung als Halbleiter versehen sind, besteht die Notwendigkeit, daß nach dem Erzeugen des in solchen Anordnungen gewöhnlich vorhandenen p-n-Überganges mindestens der Teil des Halbleiterkörpers, an dem der p-n-Übergang an die Oberfläche tritt, einer Ätzbehandlung unterworfen werden muß, um die Leistungsfähigkeit der Halbleiteranordnung zu erhöhen. Ist der Halbleiterkörper aber einmal geätzt, so ist seine Empfindlichkeit gegen geringe Verunreinigungen besonders groß. Solche Verunreinigungen stellen schon die Dämpfe von Flußmitteln dar, die beim Anlöten des Halbleiterkörpers an seinen Trägerkörper entstehen, also bereits schon dann, wenn die mit dem Trägerkörper zu verlötende Fläche des Halbleiterkörpers mit dem Lot beschichtet wird. Andererseits kann man aber das Aufbringen der Lotschicht nicht vor dem Ätzen vornehmen, weil dann während des Ätzprozesses die Lotschicht wieder entfernt werden würde. Es bestünde an sich die Möglichkeit, nur einen Teil des Halbleiterkörpers mit dem Ätzmittel in Berührung zu bringen. Die dazu erforderlichen Maßnahmen sind aber äußerst umständlich und schwerfällig.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung erlaubt es nun, diese Schwierigkeiten zu umgehen. Die Erfindung bezieht sich daher auf ein Verfahren zum Ätzen von elektrisch unsymmetrisch leitenden Halbleiteranordnungen mit einem Halbleiterkörper aus Germanium, Silizium oder einer halbleitenden intermetallischen Verbindung. Erfindungsgemäß unterscheidet es sich von den bisher bekannten dadurch, daß vor dem Ätzen diejenigen Stellen des Halbleiterkörpers, die betriebsmäßig mit dem Trägerkörper für die Halbleiteranordnung durch Löten fest verbunden werden, mit einer Metallscheibe verlötet werden, daß die Metallscheibe aus einem solchen Material gefertigt und/oder so geformt wird, daß sie während des Ätz-Vorganges nicht oder nur so weit angegriffen wird, daß sie die unter ihr befindliche Lotsubstanz noch gegen das Ätzmittel abdeckt, daß nach dem Ätzen die Lötverbindung zwischen der Metallscheibe und dem Halbleiterkörper gelöst wird und daß der Halbleiterkörper dann mit Hilfe des auf ihm verbliebenen Lotes ohne Verwendung eines Flußmittels mit dem betriebsmäßig vorgesehenen Trägerkörper verlötet wird.

Die vor dem Ätzen aufgelötete Metallscheibe schützt die unter ihr liegende Lotsubstanz vor der Einwirkung des Ätzmittels, während die Einwirkung von Verunreinigungen auf den p-n-Übergang durch das Ätzen behoben wird. Während die schützende Metallscheibe nach dem Ätzen unter geringer Wärmeeinwirkung

von elektrisch unsymmetrisch leitenden

Halbleiteranordnungen

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs-G.m.b.H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Dr. rer. nat. Siegfried Poganski und Heinz Sutter,

Rüthen/Möhne,
sind als Erfinder genannt worden

leicht entfernt werden kann, verbleibt auf dem Halbleiterkörper genügend Lotsubstanz, um denselben auf dem entsprechend vorbehandelten Trägerkörper ohne Flußmittel festlöten zu können.

Zum Löten verwendet man entweder bereits verzinnte Metallscheiben, z. B. aus Molybdän, oder es wird zwischen die zu verlötenden Teile vor dem Löten eine Zinnfolie eingelegt.

Es hat sich bewährt, den Halbleiterkörper vor dem Ätzen mit einer Scheibe aus Molybdän zu verlöten. Dabei wird zwar das Zinn von der freien Fläche der Molybdänscheibe während des Ätzens entfernt, das Molybdän selbst aber nicht oder nur wenig angegriffen. Da es auch wegen der thermisch bedingten Ausdehnung der Anordnung während des Betriebes günstig ist, den Halbleiterkörper nicht unmittelbar, sondern unter Zwischenfügung einer Molybdänscheibe mit dem Trägerkörper zu verlöten, empfiehlt es sich, für das Anlöten an den Halbleiterkörper vor dem Ätzen Molybdänscheiben solcher Abmessungen zu verwenden, wie sie später für das Befestigen auf dem Trägerkörper zur Anwendung gelangen. Man arbeitet dann stets mit Molybdänscheiben gleicher Größe.

Das Ätzen selbst erfolgt bei Verwendung von Silizium vorteilhaft mit einem Gemisch aus einem Teil konzentrierter Flußsäure und vier Teilen konzentrierter Salpetersäure.

Die Figuren zeigen in zum Teil schematischer Darstellung einzelne Phasen des Verfahrens gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Scheibe aus η-leitendem Silizium bezeichnet. Auf ihrer Oberfläche wurde eine Schicht 2 aus Aluminium angebracht und einlegiert. Dabei bildete sich im Innern der Scheibe 1 der ge-

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strichelt dargestellte p-n-Übergang 3 aus. Gleichzeitig wurde die Zuleitung 4 angelötet. Die soweit vorbereitete Halbleiteranordnung ist nun fertig zum Ätzen. Gemäß der Erfindung wird dieUnterseite der Siliziumscheibe 1, die später mit dem Trägerkörper verlötet wird mit einer Lotschicht 5, bestehend aus Zinn, überzogen. Eine Molybdänscheibe 6, die ihrerseits an ihrer ganzen Oberfläche verzinnt ist, wird nun mit der verzinnten Seite der Siliziumscheibe 1 verlötet und sodann die Ätzung vorgenommen. Nach Abschluß des Ätzvorganges zeigt die Anordnung etwa die in Fig. 2 dargestellte Form. Die Zinnschichten sind, soweit sie dem Ätzmittel zugänglich waren, im wesentlichen entfernt. Von der Schicht 5 ist jedoch, geschützt durch die Molybdänscheibe 6 der größte Teil erhalten geblieben. Entfernt man nun durch leichtes Erhitzen die Molybdänscheibe 6 wieder, so hat die geätzte Halbleiteranordnung wieder ein Aussehen, das etwa dem oberen Teil der Fig. 3 entspricht. Unter Zwischenfügung einer weiteren verzinnten Molybdänscheibe 7 wird nun der Halbleiterkörper 1 mit einem Trägerkörper 8 verlötet, der an der Lotstelle vorher mit einer Zinnschicht 9 versehen worden ist. Im übrigen kann der Trägerkörper vor dem Verzinnen noch mit einem Silberüberzug versehen werden.

Tn Fig. 4 ist dargestellt, wie zum Zwecke der Verlötung zwischen den Halbleiter 1 und einer nicht verzinnten Molybdänscheibe 10 eine Zinnfolie 11 gefügt ist, so daß das System nach dem Löten aber bereits vor dem Ätzen einen Aufbau zeigt, wie er in Fig. 2 dargestellt ist und der im wesentlichen auch bei dem Ätzen erhalten bleibt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ätzen von elektrisch unsymmetrisch leitenden Halbleiteranordnungen mit einem Halbleiterkörper aus Germanium, Silizium oder einer halbleitenden intermetallischen Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ätzen diejenigen Stellen des Halbleiterkörpers, die betriebsmäßig mit dem Trägerkörper für die Halbleiteranordnung durch Löten fest verbunden werden, mit einer Metallscheibe verlötet werden, daß die Metallscheibe aus einem solchen Material gefertigt und/oder so geformt wird, daß sie während des ÄtzvoTganges nicht oder nur so weit angegriffen wird, daß sie die unter ihr befindliche Lotsubstanz noch gegen das Ätzmittel abdeckt, daß nach dem Ätzen die Lötverbindung zwischen der Metallscheibe und dem Halbleiterkörper gelöst wird und daß der Halbleiterkörper dann mit Hilfe des auf ihm verbliebenen Lotes ohne Verwendung eines Flußmittels mit dem betriebsmäßig vorgesehenen Tragerkörper verlötet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper vor dem Ätzen mit einer Metallscheibe aus Molybdän verlötet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper nach dem Ätzen und dem Entfernen der Metallscheibe unter Zwischenfügung einer Molybdänscheibe mit dem Trägerkörper verlötet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die vor und nach dem Ätzen benötigten Molybdänscheiben solche gleicher Abmessungen verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem d-er folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ätzen von. Silizium ein Gemisch aus 1 Teil konzentrierter Flußsäure und 4 Teilen konzentrierter Salpetersäure verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheiben vor dem Löten verzinnt werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die zu verlötenden Teile vor dem Löten Zinnfolien eingelegt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 823 763;

deutsche Patentanmeldung W 2733 VIIIc/21g (bekanntgemacht am 11. 12. 1952);

Torrey und Whitmer, »Crystal rectifiers«, 1948, S. 369.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunsren