JPH01164070A - 半導体デバイス - Google Patents
半導体デバイスInfo
- Publication number
- JPH01164070A JPH01164070A JP63135778A JP13577888A JPH01164070A JP H01164070 A JPH01164070 A JP H01164070A JP 63135778 A JP63135778 A JP 63135778A JP 13577888 A JP13577888 A JP 13577888A JP H01164070 A JPH01164070 A JP H01164070A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor
- heat sink
- substrate
- doped
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- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D8/00—Diodes
- H10D8/40—Transit-time diodes, e.g. IMPATT or TRAPATT diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
- H10W40/10—Arrangements for heating
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W70/00—Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
- H10W70/60—Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers
- H10W70/67—Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers characterised by their insulating layers or insulating parts
- H10W70/69—Insulating materials thereof
- H10W70/698—Semiconductor materials that are electrically insulating, e.g. undoped silicon
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
の半導体素子とヒートシンクは1つの回路にモノリシッ
クに集積化可能である半導体デバイスに関する。
クに集積化可能である半導体デバイスに関する。
本発明は例えばインバットダイオードとして構成されて
いる半4体素子に適する。この種半導体素子はn波送信
機の作成に用いられる。
いる半4体素子に適する。この種半導体素子はn波送信
機の作成に用いられる。
半導体素子とヒートシンクとを有する半導体デバイスの
構成はハイブリッド構成法においても、また、集積化構
成法においても行なわれる。
構成はハイブリッド構成法においても、また、集積化構
成法においても行なわれる。
別個のヒートシンクを有するディスクリート(個別)の
半4体素子、例えばインパッドダイオードはハイブリッ
ドにHF(高周波)−回路に組込まれる ( Lit、: E、 Kasper et al、
LEEE Trans。
半4体素子、例えばインパッドダイオードはハイブリッ
ドにHF(高周波)−回路に組込まれる ( Lit、: E、 Kasper et al、
LEEE Trans。
EldCtrOn、Dev、、 Vol、 ED −3
4、44、1987)−するという欠点がある。
4、44、1987)−するという欠点がある。
米国特許第4091408号明細書には集積化ヒートシ
ンクを有するインバットダイオードの構成が記載されて
おり、その際インバットダイオード構造はサブストレー
トにてイオン打込によって作成される。イオン打込によ
るサブストレートにおける半導体素子構造(ストラクチ
ュア)の作成上の欠点となるのはサブストレート上に付
加的に適当に構造化された酸化物層(膜)を被着しなけ
ればならないことである。
ンクを有するインバットダイオードの構成が記載されて
おり、その際インバットダイオード構造はサブストレー
トにてイオン打込によって作成される。イオン打込によ
るサブストレートにおける半導体素子構造(ストラクチ
ュア)の作成上の欠点となるのはサブストレート上に付
加的に適当に構造化された酸化物層(膜)を被着しなけ
ればならないことである。
さらに欠点となるのはイオン打込法によっては薄
Iい半導体層(膜)を作成できないことである。
発明の目的
従って本発明の課題ないし目的とするところはコスト上
有利、技術的簡単かつ高い信頼性で作成できるU波送信
機用のモノリシックに集積化可能な半導体デバイスを提
供することにある。
有利、技術的簡単かつ高い信頼性で作成できるU波送信
機用のモノリシックに集積化可能な半導体デバイスを提
供することにある。
発明の構成
上記課題の解決のため本発明によれば請求範囲1に特定
した構成要件を備える。有利な構成および/又は発展形
態は引用請求項に記載されている。
した構成要件を備える。有利な構成および/又は発展形
態は引用請求項に記載されている。
次に図示の実施例を用いて本発明を説明する。
実施例
第1図〜第6図は本発明の半導体デバイスの作成(製造
)過程を示す。
)過程を示す。
第1図に示すように、高抵抗(高オーム)(3000Ω
cIn)のシリコン−サシストレート(これは両面が例
えば200μmの層厚に鏡面仕上げ(ポリッシング)加
工されている)上には半導体層列がエピタキシアル成長
生成されている。例えば2重トリフトーインパットダイ
オードの作成のためには半導体層列は次のものから成る
。
cIn)のシリコン−サシストレート(これは両面が例
えば200μmの層厚に鏡面仕上げ(ポリッシング)加
工されている)上には半導体層列がエピタキシアル成長
生成されている。例えば2重トリフトーインパットダイ
オードの作成のためには半導体層列は次のものから成る
。
−2,0μmの層厚及び7−10” cm−3より大の
荷電キャリヤ濃度を有する?ドーピングされたSi−層
2 0.35 μm厚の層厚及びほぼ2.101フd3の荷
電キャリヤ濃度を有するP−ドーピングされた8i−層
3 −0.35μmの層厚及びほぼ2−1017cm−3の
荷電キャリヤ濃度を有するn−ドーピングされたSi−
層4 −O−2txnの層厚及び2−1019cm−3より大
の荷電キャリヤ濃度を有するn+−ドーピングされたE
3i−層5 ドーピング材料としてはP+ドーピングされたS1層2
にはホウ素(ボロン)が、また、P−ドーピングされた
Sl−層3にはガリウム〃ζまたn 、 n”−ドーピ
ングされたSl−層4,5にはアンチモンが用いられる
。
荷電キャリヤ濃度を有する?ドーピングされたSi−層
2 0.35 μm厚の層厚及びほぼ2.101フd3の荷
電キャリヤ濃度を有するP−ドーピングされた8i−層
3 −0.35μmの層厚及びほぼ2−1017cm−3の
荷電キャリヤ濃度を有するn−ドーピングされたSi−
層4 −O−2txnの層厚及び2−1019cm−3より大
の荷電キャリヤ濃度を有するn+−ドーピングされたE
3i−層5 ドーピング材料としてはP+ドーピングされたS1層2
にはホウ素(ボロン)が、また、P−ドーピングされた
Sl−層3にはガリウム〃ζまたn 、 n”−ドーピ
ングされたSl−層4,5にはアンチモンが用いられる
。
半導体層列上には第1の金属化層6が被着され、また、
半導体層列とは反対側の、半導体サブストレート1の側
には第2の金属化層7が被着されている。金属化層6,
7は例えば0.1μm厚のチタンから成る固着(付着)
媒介層と、0.3μm層の金属とから成る。
半導体層列とは反対側の、半導体サブストレート1の側
には第2の金属化層7が被着されている。金属化層6,
7は例えば0.1μm厚のチタンから成る固着(付着)
媒介層と、0.3μm層の金属とから成る。
ヒートシンク9の作成のため第2金属化層7上にホトラ
ック、層8が被着され、適当なエツチング法により窓1
0が菌2の金属化層7に設けられる。それにひきつづい
てホトラック層8は除去される。
ック、層8が被着され、適当なエツチング法により窓1
0が菌2の金属化層7に設けられる。それにひきつづい
てホトラック層8は除去される。
異方性エツチング剤(液、ガス等エッチ材)例えばKO
HによりSl−サブストレート1がエツチングされる。
HによりSl−サブストレート1がエツチングされる。
エツチングプロセスはP+ドーぎングされた81−層2
でとどまる(ストップする)。
でとどまる(ストップする)。
このSl−層2はその高いr−ピング濃度にょシエッチ
ングストップ層として作用する。上記の異方性エツチン
グ剤により、サブストレート表面に対して垂直方向のエ
ツチングプロセスのほうが、サブストレート表面に対し
て平行な方向のエツチングプロセスよシ迅速に行なわれ
るようになる。それにより、截頭ピラミッド形のヒート
シンク9が形成される(第2図)。
ングストップ層として作用する。上記の異方性エツチン
グ剤により、サブストレート表面に対して垂直方向のエ
ツチングプロセスのほうが、サブストレート表面に対し
て平行な方向のエツチングプロセスよシ迅速に行なわれ
るようになる。それにより、截頭ピラミッド形のヒート
シンク9が形成される(第2図)。
ヒートシンク9の壁部及び第2の金属化層7上には第6
の金属化層11が析出して設けられており、この第3の
金属化層11は0.1μm厚のクロムから成る付着媒介
層と、0.1μm厚の金層とから成る。それにひきつづ
いて、ヒートシンク9は熱伝導性金属、例えば金で電型
的に充填される。半導体素子12の適当な後面接触接続
を確保するため第6の金属化層11が金で電型的に補強
される。
の金属化層11が析出して設けられており、この第3の
金属化層11は0.1μm厚のクロムから成る付着媒介
層と、0.1μm厚の金層とから成る。それにひきつづ
いて、ヒートシンク9は熱伝導性金属、例えば金で電型
的に充填される。半導体素子12の適当な後面接触接続
を確保するため第6の金属化層11が金で電型的に補強
される。
半導体素子12の構造化は例えばメサ構成法での2重げ
リフト−インバットダイオードとしての構造化は公知の
ホト(写真、光)プロセス及びエツチング法により行な
われる(第6図)。
リフト−インバットダイオードとしての構造化は公知の
ホト(写真、光)プロセス及びエツチング法により行な
われる(第6図)。
集積化構成法の場合半導体素子12はヒートシンク9に
精確に位置調整可能である、それというのは層厚のエピ
タキシアル成長された半導体層を通してヒートシンク9
の全充填智が可視であるからである。
精確に位置調整可能である、それというのは層厚のエピ
タキシアル成長された半導体層を通してヒートシンク9
の全充填智が可視であるからである。
半導体素子12の別の実施例によれば前述の半導体層列
の第1の半導体層はP+ドーピングされたSi−層2か
ら成シこの層2はホウ素でげ一ピングされているのみな
らず、ホウ素及びゲルマニウムでドーピングされている
。上記P+ドーピングされたSi−層2の層厚はほぼ2
μmであり、ホウ素〜ドーピング濃度は7 X 10”
cm−3より犬である。
の第1の半導体層はP+ドーピングされたSi−層2か
ら成シこの層2はホウ素でげ一ピングされているのみな
らず、ホウ素及びゲルマニウムでドーピングされている
。上記P+ドーピングされたSi−層2の層厚はほぼ2
μmであり、ホウ素〜ドーピング濃度は7 X 10”
cm−3より犬である。
高いホウ素濃度により、シリコン(0,117重m )
に比してのホウ素の比較的に小さい、共有−層2におけ
る高い応力及び格子−不整合(ミスマツチ)ずれが惹起
され、それにより後続の能動(活性)的Si−層3,4
,5のエピタキシアル成長の際、高められた欠陥形成が
なされる。
に比してのホウ素の比較的に小さい、共有−層2におけ
る高い応力及び格子−不整合(ミスマツチ)ずれが惹起
され、それにより後続の能動(活性)的Si−層3,4
,5のエピタキシアル成長の際、高められた欠陥形成が
なされる。
シリコンより大きな共有結合−有効原子半径を有する原
子、例えば00−122nの共有結合−有効原子半径(
Covalency(t)radfuS)を有する電気
的に非活性のゲルマニウムの同時の組込により、欠陥の
ない且応力のない半導体層が形成され得る。そのような
応力の補償されたまた欠陥のない半導体層層上には有利
に後続のSi−層3゜4.5が欠陥のないように析出さ
れ得る。それにより、ホウ素及びゲルマニウムでp+−
ドーピングされたSi−層2は半導体層1と後続の半導
体層3,4.5との間のバッファ層として作用する。更
に、ホウ素及びゲルマニウムでp+ + ドーピングさ
れたSi−層2は高いホウ素ドーピングにより、異方性
エッチ材例えばKOHに対してわずかなエツチングレー
トを有し有利に、ヒーよシ半導体素子12に対するわず
かな接触接続抵抗での良好なオーム抵抗が得られる。
子、例えば00−122nの共有結合−有効原子半径(
Covalency(t)radfuS)を有する電気
的に非活性のゲルマニウムの同時の組込により、欠陥の
ない且応力のない半導体層が形成され得る。そのような
応力の補償されたまた欠陥のない半導体層層上には有利
に後続のSi−層3゜4.5が欠陥のないように析出さ
れ得る。それにより、ホウ素及びゲルマニウムでp+−
ドーピングされたSi−層2は半導体層1と後続の半導
体層3,4.5との間のバッファ層として作用する。更
に、ホウ素及びゲルマニウムでp+ + ドーピングさ
れたSi−層2は高いホウ素ドーピングにより、異方性
エッチ材例えばKOHに対してわずかなエツチングレー
トを有し有利に、ヒーよシ半導体素子12に対するわず
かな接触接続抵抗での良好なオーム抵抗が得られる。
応力のない半導体層の形成のためのホウ素及びゲルマニ
ウムでのSi−層のドーピングについては西独特許出願
公開公報第3425063号に記載されている。
ウムでのSi−層のドーピングについては西独特許出願
公開公報第3425063号に記載されている。
本発明の半導体デバイスは集積化半導体素子例えば2重
−rリフト−インバットダイオ−Pが両側で接触接続可
能であるように構成されている。第1の金属化層6は半
導体素子の表面(前面)g点として構成されている。半
導体素子の後面は戸−ドーピングされたSi−層2及び
金で電型的に増強された第6の金属化層11を介して接
触接続可能である。
−rリフト−インバットダイオ−Pが両側で接触接続可
能であるように構成されている。第1の金属化層6は半
導体素子の表面(前面)g点として構成されている。半
導体素子の後面は戸−ドーピングされたSi−層2及び
金で電型的に増強された第6の金属化層11を介して接
触接続可能である。
本発明の半導体デバイスは複合回路、例えばHP(高周
波)−回路にモノリシック集積化可能である。モノリシ
ック集積化半導体素子として前述のP”pnn”−構造
(2重rす7トダイオード)又はP”nn+構造(単一
ドリフトダイオード)又は準リード構造を有するインバ
ットダイオ−Pを使用できる。
波)−回路にモノリシック集積化可能である。モノリシ
ック集積化半導体素子として前述のP”pnn”−構造
(2重rす7トダイオード)又はP”nn+構造(単一
ドリフトダイオード)又は準リード構造を有するインバ
ットダイオ−Pを使用できる。
準リード2重ドリフト構造を有するインバットダイオー
ドは次の各層から成る半導体層列により構成される −1.5/aの層厚及び10” crn−3を有するP
1ドーぎングされたSi層 −0,37μmの層厚及び1−3 ・1017cm−”
の荷電キャリヤ濃度を有するPドーピングされたSi−
層 −35n;mの層厚及び10” an−”の荷電キャリ
ヤ濃度を有するn+ドーピングされたsl−層−0,2
2μmの層厚及び0.6・1017cIIL″3の荷電
キャリヤ濃度を有するn−ドーピングされたSl−層 −0,21jrnの層厚及び3・1019cIrL−3
の荷電キャリヤ濃度を有するn+ドーピングされたSl
−層 その種準す−r2重げリフトダイオードに対する相応の
ヒートシンクの形成及び接触接続は上述のように行なわ
れる。欠陥のない構成素子層列の形成のため、上述の理
由からP+−ドーピングされたSi−層をホウ素及びデ
ルマニュームでド・−ピングすると有利である。
ドは次の各層から成る半導体層列により構成される −1.5/aの層厚及び10” crn−3を有するP
1ドーぎングされたSi層 −0,37μmの層厚及び1−3 ・1017cm−”
の荷電キャリヤ濃度を有するPドーピングされたSi−
層 −35n;mの層厚及び10” an−”の荷電キャリ
ヤ濃度を有するn+ドーピングされたsl−層−0,2
2μmの層厚及び0.6・1017cIIL″3の荷電
キャリヤ濃度を有するn−ドーピングされたSl−層 −0,21jrnの層厚及び3・1019cIrL−3
の荷電キャリヤ濃度を有するn+ドーピングされたSl
−層 その種準す−r2重げリフトダイオードに対する相応の
ヒートシンクの形成及び接触接続は上述のように行なわ
れる。欠陥のない構成素子層列の形成のため、上述の理
由からP+−ドーピングされたSi−層をホウ素及びデ
ルマニュームでド・−ピングすると有利である。
半導体素子の形成のための半導体層列は分子ビーム−エ
ピタキシアダ技術で成長生成されている。
ピタキシアダ技術で成長生成されている。
本発明は上述の実施例に限られておらず、半導体素子の
形成のための半導体層列は例えばsi / siヴe超
格子−構造を有し得る。更に、半導体層列は111/V
化合物半導体から構成され得る。
形成のための半導体層列は例えばsi / siヴe超
格子−構造を有し得る。更に、半導体層列は111/V
化合物半導体から構成され得る。
発明の効果
本発明の利点とするところは複数の半導体素子が半導体
サブストレート上に成長生成された半導体層列から作成
可能であり、かつ複雑なモノリシックに集積化回路が構
成され得ることである。
サブストレート上に成長生成された半導体層列から作成
可能であり、かつ複雑なモノリシックに集積化回路が構
成され得ることである。
更に有利には、著しく薄厚で殆ど欠陥のない半導体層を
有する半導体構造がエピタキシアル成長により形成され
得、それにより1E11波半導体成可能である。
有する半導体構造がエピタキシアル成長により形成され
得、それにより1E11波半導体成可能である。
第1図〜第6図は本発明の半導体デバイスの製造過程の
説明図である。 1・・・半導体サブストレート、2・・・戸ドーピング
ー8i層、3・・・Pドーピング−81層、4・・・n
ドーピング−81層、5・・・n+ドーピング−Si層
、6・・・第1金属化層、7・・・第2金属化層、8・
・・ホトラック層
説明図である。 1・・・半導体サブストレート、2・・・戸ドーピング
ー8i層、3・・・Pドーピング−81層、4・・・n
ドーピング−81層、5・・・n+ドーピング−Si層
、6・・・第1金属化層、7・・・第2金属化層、8・
・・ホトラック層
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ヒートシンク上に被着された少なくとも1つの半導
体素子を有し、上記の半導体素子とヒートシンクは1つ
の回路にモノリシックに集積化可能である半導体デバイ
スにおいて、一半導体サブストレート(1)上に半導体
層列が成長技術で設けられており、該半導体層列により
半導体素子(12)が作成されており、上記半導体サブ
ストレート上に成長生成された、前記半導体層列の第1
の半導体層はエツチングストツプ層および/又はバッフ
ァ層として形成されるようにドーピングされており、更
に、上記半導体サブストレート(1)中にヒートシンク
(9)が形成されており、このヒートシンク上には半導
体素子(12)が被着されていることを特徴とする半導
体デバイス。 2、半導体層列の第1半導体層はP^+ドーピングされ
たシリコン層(2)である請求項1記載の半導体デバイ
ス。 2、P^+ドーピングされたシリコン層(2)のドーピ
ング材料はホウ素である請求項1又は2項記載の半導体
デバイス。 3、P^+ドーピングされたシリコン層(2)のドーピ
ング材料はホウ素及びゲルマニウムである請求項1から
3までのいずれか1項記載の半導体デバイス。 4、−半導体層列上に第1金属化層(6)が被着されて
おり、また、半導体サブストレート(1)の、半導体層
列とは反対側に、第2の金属化層(7)が被着されてお
り、更に、 −第2金属化層(7)内に窓(10)が設けられており
、 −半導体サブストレート(1)中に凹入部がエッチング
して設けられており、その際当該エッチング作用(部)
はP^+ドーピングされたシリコン層(2)にてストッ
プするように上記凹入部はエッチングして設けられてお
り、−上記凹入部は熱伝導性金属で充填されており、ま
た、ヒートシンク(9)及び半導体素子(12)に対す
る後面コンタクトとして構成されている請求項1から6
までのいずれか1項記載の半導体デバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3718684.1 | 1987-06-04 | ||
| DE19873718684 DE3718684A1 (de) | 1987-06-04 | 1987-06-04 | Halbleiterkoerper |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01164070A true JPH01164070A (ja) | 1989-06-28 |
Family
ID=6329026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63135778A Pending JPH01164070A (ja) | 1987-06-04 | 1988-06-03 | 半導体デバイス |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4910583A (ja) |
| EP (1) | EP0293630A1 (ja) |
| JP (1) | JPH01164070A (ja) |
| DE (1) | DE3718684A1 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01257355A (ja) * | 1987-12-14 | 1989-10-13 | Mitsubishi Electric Corp | マイクロ波モノリシックic |
| JPH03214780A (ja) * | 1990-01-19 | 1991-09-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高周波素子 |
| JP2505065B2 (ja) * | 1990-10-04 | 1996-06-05 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| US5155579A (en) * | 1991-02-05 | 1992-10-13 | Advanced Micro Devices | Molded heat sink for integrated circuit package |
| US5172213A (en) * | 1991-05-23 | 1992-12-15 | At&T Bell Laboratories | Molded circuit package having heat dissipating post |
| US5395769A (en) * | 1992-06-26 | 1995-03-07 | International Business Machines Corporation | Method for controlling silicon etch depth |
| JP2721093B2 (ja) * | 1992-07-21 | 1998-03-04 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| JPH06326330A (ja) * | 1993-05-13 | 1994-11-25 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
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| US5827999A (en) * | 1994-05-26 | 1998-10-27 | Amkor Electronics, Inc. | Homogeneous chip carrier package |
| FR2765031B1 (fr) * | 1997-06-19 | 1999-09-24 | Alsthom Cge Alcatel | Controle de la profondeur de gravure dans la fabrication de composants semiconducteurs |
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