HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Gehäusekonstruktion zur
Abstützung einer Halbleitervorrichtung und insbesondere ein
Gehäuse zur Abstützung einer Halbleitervorrichtung, wobei
das Gehäuse eine Gehäusewand aufweist, durch die eine exakte
Position der Halbleitervorrichtung bestimmt werden soll.
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In letzter Zeit hat es bedeutende Fortschritte auf dem
Gebiet von Halbleitervorrichtungen für Infrarotdetektoren
gegeben. Insbesondere können Detektoren, die eine Silizium-
Halbleitervorrichtung vom Schottky-Sperrschichttyp zur
Überwachung des Wellenlängenbereichs von 3 bis 5 um verwenden,
mit einem monolithischen zweidimensionalen Detektor
realisiert werden, der 512 · 512 Bildelemente hat, was ein sehr
gutes Bild ergibt.
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Die meisten IR-Detektoren vom Schottky-Siliziumträgertyp
sind so ausgebildet, daß sie ankommende IR-Strahlen auf
einer Siliziumsubstratoberfläche empfangen, die die
Unterseite bzw. Rückseite der Halbleitervorrichtung ist und die
auf der Seite des Substrats liegt, die der Oberfläche
gegenüberliegt, auf der das Halbleiterelement strukturiert ist.
Die IR-Strahlen werden an der Schottky-Sperrschicht in dem
Halbleiterelement an der Oberseite der Halbleitervorrichtung
lichtelektrisch in einen elektrischen Strom umgewandelt.
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Eine bekannte Halbleitervorrichtung ist in Teil V von IEEE
Transactions on Electron Devices, Bd. ED-32, Nr. 8, August
1985, beschrieben.
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Fig. 1 zeigt im Querschnitt ein Beispiel dieser bekannten
Halbleitervorrichtung 1, die in einem Gehäuse enthalten sein
kann, um als IR-Halbleiterdetektor verwendet zu werden. Es
ist ersichtlich, daß die Halbleitervorrichtung 1 ein
Siliziumsubstrat 2 und ein Halbleiterelement 3 aufweist, das
u. a. eine auf dem Siliziumsubstrat gebildete Schottky-
Sperrschicht 4 hat. Daher hat die Halbleitervorrichtung 1
eine erste Hauptfläche 5, die von der oberen Oberfläche des
Halbleiterelements 3 gebildet ist, und eine zweite
Hauptfläche 6, die von der unteren Oberfläche des Siliziumsubstrats
2 gebildet ist. Die Halbleitervorrichtung 1 ist, obwohl es
in Fig. 1 nicht zu sehen ist, in der Draufsicht im
wesentlichen rechteckig und hat vier Ecken, wie Fig. 2 zeigt, die
noch beschrieben wird. Die Halbleitervorrichtung 1 empfängt
ihre IR-Eingangsstrahlen von der zweiten Hauptfläche 6, wie
ein Pfeil 7 andeutet.
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In den Fig. 2 und 3 ist zu sehen, daß die in Fig. 1 gezeigte
Halbleitervorrichtung 1 in einem Gehäuse 8 für einen
IR-Detektor angebracht ist. Das Gehäuse 8 ist ein im wesentlichen
kastenförmiger Behälter mit einem Hauptkörper 9 mit einer
rechteckigen oberen Wand 10, vier Seitenwänden 11 und einer
Abdeckplatte 12. Die obere Wand 10 ist mit einem
rechteckigen Freilegungsfenster 13 versehen, dessen Längen- und
Breitendimensionen kleiner als die der rechteckigen
Halbleitervorrichtung 1 sind. Die Halbleitervorrichtung 1 ist an dem
Außenrand ihrer Rückseite bzw. der zweiten Hauptfläche 6 an
der Innenfläche der oberen Wand 10 des Gehäuses befestigt.
Somit ist ein erheblicher Teil des zentralen Bereichs der
zweiten Hauptfläche 6 der Halbleitervorrichtung 1 durch das
Freilegungsfenster 13 freigelegt, so daß die zweite
Hauptfläche 6, die die Oberfläche der Halbleitervorrichtung 1 zum
Empfang von IR-Strahlen ist, von den zu überwachenden IR-
Strahlen bestrahlt werden kann.
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Bei der vorstehend beschriebenen herkömmlichen
Gehäusekonstruktion für eine Halbleitervorrichtung ist die
Halbleitervorrichtung 1 in dem Gehäuse 8 so angebracht, daß die zweite
Hauptfläche 6, die die Rückseite der Halbleitervorrichtung 1
ist, durch das in dem Gehäuse 8 gebildete Freilegungsfenster
13 freigelegt ist, aber das Halbleiterelement 3 an der
Oberseite der Vorrichtung 1 kann durch das Freilegungsfenster 13
nicht erkannt werden. Daher kann die exakte Position der
Halbleitervorrichtung 1 von der IR-Empfangsseite des
Gehäuses 8 aus nicht festgestellt werden, was es sehr erschwert,
einen Spektralfilter oder eine Kühleinrichtung an der IR-
Empfangsseite des Gehäuses 8 relativ zu dem Detektorelement,
wie etwa der Schottky-Sperrschicht 4 der
Halbleitervorrichtung 1 präzise zu positionieren.
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Bei der Gehäusekonstruktion herkömmlicher Auslegung muß
also, wenn es erforderlich ist, eine Kühleinrichtung an der
Rückseite bzw. der zweiten Hauptfläche 6 der
Halbleitervorrichtung 1 in bezug auf das IR-Detektierelement 4 auf der
ersten Hauptfläche 5 der Halbleitervorrichtung 1 zu
positionieren, eine Positionsmarkierung an der Rückseite bzw. der
zweiten Hauptfläche 6 der Halbleitervorrichtung 1 relativ zu
dem IR-Detektierelement 4 auf der ersten Hauptfläche 5
vorgesehen sein. Dadurch wird die Herstellung des
IR-Halbleiterdetektors komplizierter. Bei dem IR-Detektor, wie etwa
dem zweidimensionalen Detektor, bei dem die Fläche des IR-
Detektierelements 4 groß ist und sich im wesentlichen über
das gesamte Halbleiterelement 3 erstreckt, ist es außerdem
erforderlich, die oben erwähnte Positionsmarkierung so
anzuordnen, daß sie keinen optischen Einfluß auf die Erfassung
von IR-Strahlen hat.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine
Halbleitervorrichtungs-Gehäusekonstruktion anzugeben, bei der
die präzise Position der Halbleitervorrichtung durch eine
Abstützelement für die Halbleitervorrichtung bestimmt werden
kann.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung
eines Halbleitervorrichtungs-Gehäuses, bei dem die präzise
Position der Halbleitervorrichtung durch ein Abstützelement
bestimmt werden kann.
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Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein
Halbleitervorrichtungs-Gehäuse anzugeben, das eine Einrichtung zur
Anzeige der exakten Position der Halbleitervorrichtung durch
ein Abstützelement vorsieht.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung
eines Halbleitervorrichtungs-Gehäuses, bei dem eine
Einrichtung zum Anzeigen der exakten Position der
Halbleitervorrichtung durch ein Abstützelement keinen nachteiligen
Einfluß auf die Detektierfunktion der Halbleitervorrichtung
hat.
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Gemäß der Erfindung wird ein Halbleitervorrichtungs-Gehäuse
angegeben, das einen Behälter und eine Halbleitervorrichtung
mit Ecken in dem Behälter aufweist, und ist gekennzeichnet
durch mindestens zwei Öffnungen in einer der Behälterwände,
wobei die Öffnungen an Positionen liegen, die vorbestimmten
Positionen von Ecken der Halbleitervorrichtung entsprechen,
und die Ecken in den vorbestimmten Positionen freilegen.
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Die Gehäusewand hat ein Freilegungsfenster, durch das ein
wesentlicher zentraler Bereich der anderen ihrer
Hauptflächen freiliegt, und die Halbleitervorrichtung ist an dem
Umfang der anderen ihrer Hauptflächen an einem Rand des
Freilegungsfensters befestigt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist ein Querschnitt einer IR-Strahlen
detektierenden Halbleitervorrichtung, die in dem Gehäuse der
Erfindung verwendet werden kann;
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Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen IR-Detektor mit
einer Gehäusekonstruktion herkömmlicher Auslegung;
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Fig. 3 ist eine seitliche Schnittansicht entlang der
Linie III-III von Fig. 2;
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Fig. 4 ist eine Draufsicht auf einen IR-Detektor mit
einer Gehäusekonstruktion gemäß der Erfindung;
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Fig. 5 ist eine seitliche Schnittansicht entlang der
Linie V-V von Fig. 4; und
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Fig. 6 ist eine Draufsicht auf eine modifizierte
Detektorgehäusekonstruktion der Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Aus den Fig. 4 und 5, die ein Gehäuse 15 für eine
Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung zeigen, ist ersichtlich,
daß eine Halbleitervorrichtung 1, die derjenigen von Fig. 1
entspricht, in dem Gehäuse 15 für einen IR-Detektor
angebracht ist. Das Gehäuse 15 ist ein im wesentlichen
kastenförmiger Behälter, der einen Hauptkörper 16 mit einer
rechteckigen oberen Wand 17, vier Seitenwänden 18 und einer
Abdeckplatte 19 hat. Die obere Wand 17 ist mit einem
rechteckigen Freilegungsfenster 20 versehen, das kleinere
Längen- und Breitendimensionen als die rechteckige
Halbleitervorrichtung 1 hat.
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Die Halbleitervorrichtung 1 ist an dem Umfang ihrer
Rückseite bzw. der zweiten Hauptfläche 6 an der Innenfläche der
oberen Wand 17 des Gehäuses befestigt. Infolgedessen ist ein
erheblicher Teil des zentralen Bereichs der zweiten
Hauptfläche 6 der Halbleitervorrichtung 1 durch das
Freilegungsfenster 20 freigelegt, so daß die zweite Hauptfläche 6, die
die Oberfläche der Halbleitervorrichtung 1 zum Empfang von
IR-Strahlen ist, von den zu überwachenden IR-Strahlen
bestrahlt werden kann.
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Gemäß der Erfindung hat die obere Wand 17 des
Halbleitervorrichtungs-Gehäuses 15 vier Öffnungen 21, die in der oberen
Wand 17 gebildet sind, um die Erkennung der Ecken 14 der an
dem Gehäuse 15 befestigten Halbleitervorrichtung 1 zu
ermöglichen. Die Öffnungen 21 sind kreisförmig, und der
Durchmesser der Öffnungen 21 kann zwischen 1 mm und 2 mm
liegen. Die Öffnungen 21 liegen an den Positionen an der
oberen Wand 17, die vier Ecken 14 der Halbleitervorrichtung
1 entsprechen, so daß die Ecken 14 freigelegt und durch die
Öffnungen 21 erkennbar sind. Daher kann die exakte Position
der Halbleitervorrichtung 1 durch Erkennen der Ecken 14 der
Halbleitervorrichtung festgestellt werden.
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Wenn irgendein geeigneter Bezugspunkt 22 auf der Struktur
der ersten Hauptfläche 5 der Halbleitervorrichtung 1 gewählt
wird, können die Entfernungen zwischen dem Bezugspunkt 22
und jeder Ecke 14 ohne weiteres gemessen werden, nachdem die
einzelne Halbleitervorrichtung von dem Halbleiterwafer durch
Ritzen abgetrennt ist und bevor die Halbleitervorrichtung 1
an dem Gehäuse 15 befestigt wird. Nachdem die obigen
Entfernungen einmal bekannt sind, kann die exakte Position des
Bezugspunkts 22, der auf der ersten Hauptfläche 5 der
Halbleitervorrichtung 1 liegt, ohne weiteres von der zweiten
Hauptfläche 6 aus bestimmt werden, indem einfach ein Punkt mit
den gleichen Entfernungen von jeder der Ecken 14 der
Halbleitervorrichtung 1 aufgetragen wird.
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Diese Positionsbestimmung des Bezugspunkts an der
Halbleitervorrichtung 1 durch die Positionen der Ecken 14 der
Halbleitervorrichtung 1 wird zwar indirekt erreicht, da aber
kontaktlose Meßeinrichtungen ohne weiteres eine Genauigkeit
von ±1 um ergeben, kann der dimensionsmäßige Fehler zwischen
dem Bezugspunkt 22 auf der Halbleitervorrichtung 1 und einem
Punkt auf dem Gehäuse 15 oder einer anderen dem Gehäuse 15
zugeordneten Komponente bei Werten von nicht mehr als ±2 um
gehalten werden.
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Da der dimensionsmäßige Fehler beim Ritzen 50 um nicht
überschreitet und die Seitenflächen der Halbleitervorrichtung 1
im wesentlichen senkrecht zu der Waferoberfläche sind, kann
die Positionierung der Halbleitervorrichtung 1 relativ zu
dem Gehäuse 15 derart, daß die Ecken 14 der
Halbleitervorrichtung durch die Öffnungen freigelegt sind, ohne weiteres
erreicht werden, wenn die an der vorbestimmten Position
befindlichen Öffnungen 21 einen Durchmesser zwischen ca. 1 mm
und 2 mm haben.
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Sobald die exakte Position der Halbleitervorrichtung 1 oder
des Bezugspunkts 22 festgestellt worden ist, ist es möglich,
ein Spektrometer in bezug auf das Detektierelement der
Halbleitervorrichtung 1 präzise anzubringen, oder es ist
möglich, die Position einer Kühleinrichtung relativ zu dem
Detektierelement präzise einzustellen.
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Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform des
Halbleitervorrichtungs-Gehäuses 25. Das Gehäuse 25 weist eine obere Wand
26 mit einem Fenster 27, durch das die Rückseite bzw. die
zweite Hauptfläche 6 der Halbleitervorrichtung 1 freigelegt
ist, sowie Öffnungen 28 auf. Die Öffnungen 28 können die
gleichen wie die Öffnungen 21 der Ausführungsform nach den
Fig. 4 und 5 sein, mit der Ausnahme, daß sie mit dem Fenster
27 über Schlitze 29 verbunden sind, so daß die Öffnungen 28
als fortlaufende Verlängerungen des Fensters 27 gebildet
sind.
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Bei den Ausführungsformen, die in Verbindung mit den Fig. 4
bis 6 beschrieben wurden, sind zwar vier Öffnungen 21 oder
28 vorgesehen, wenigstens zwei Öffnungen 21 oder 28 können
jedoch genügen, um gewünschte Ergebnisse zu erzielen.
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Wie beschrieben wurde, kann gemäß der Erfindung die exakte
Position der Halbleitervorrichtung durch das Abstützelement
für die Halbleitervorrichtung bestimmt werden, ohne daß eine
Positionsmarkierung an der Rückseite der
Halbleitervorrichtung 1 vorgesehen werden muß, die die Detektierung von IR-
Strahlen nachteilig beeinflussen kann. Außerdem ist die
Gehäusekonstruktion der Erfindung einfach.