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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Druckkontakt-Halbleiterbauelement, das als selbstkommutierender
Thyristor wie z. B. als ein Gate-Turn Off-Thyristor (GTO) oder als
ein Gate-Commutated-Thyristor (GCT) ausgelegt ist. Genauer gesagt enthält gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Halbleitersubstrat des Bauelements mindestens ein äußerstes
und/oder mindestens ein innerstes Segment, das jeweils als Blindsegment
wirkt. Die vorliegende Erfindung ist für ein Leistungsbauteil wie
beispielsweise ein BTB oder SVG geeignet. Bei industrieller Anwendung
ist die vorliegende Erfindung für
einen Inverter zum Ansteuern einer Stahl-Walzmaschine geeignet.
Ferner ist die vorliegende Erfindung auch für ein Hochspannungsschaltelement/-Schaltelement hoher
Kapazität
oder dergleichen geeignet.
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Ein Grundaufbau eines GTO-Thyristors
als ein Beispiel für
ein Druckkontakt-Halbleiterbauelement ist beispielsweise in den
japanischen Offenlegungsschriften Nr. 62-7163, 61-5533 und 63-318161 beschrieben.
Gemäß der japanischen
Offenlegungsschrift Nr. 62-7163 ist ein als Halbleitersubstrat für einen
GTO-Thyristor dienender Silizium-Wafer
aus vier Schichten, nämlich
einer p-Emitter-Schicht, einer n-Basis-Schicht, einer p-Basis-Schicht
und einer n-Emitter-Schicht, aufgebaut. Die n-Emitter-Schicht bildet
die oberste Schicht und besteht aus einer Reihe von Segmenten mit
je einem inselartig vorstehenden Teil, die von einer p-Basis-Schicht
umgeben sind.
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Ein Grundaufbau eines GCT-Thyristors
ist beispielsweise im japanischen Patent Nr. 3191653 (im Nachfolgenden
als „
JP 3191653 " bezeichnet) beschrieben.
Wie in diesem beschrieben, ist der Aufbau eines als Halbleitersubstrat
für einen
GCT-Thyristor dienenden
Silizium-Wafers im Wesentlichen mit dem eines GTO-Thyristors identisch.
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9 zeigt
ein Profil von Stufenhöhen
vorstehender Teile von Segmenten auf der Grundlage von Messergebnissen
an einem Halbleitersubstrat eines Druckkontakt-Halbleiterbauelements mit einem herkömmlichen
Aufbau in Richtung x-Achse und y-Achse (es wird darauf hingewiesen,
dass 9 nicht als Stand
der Technik zur vorliegenden Erfindung anerkannt ist). Wie in 9 dargestellt, variieren
die Stufenhöhen
in der Weise, dass eine Stufenhöhe
an der inneren Seitenfläche
eines vorstehenden Teils jedes innersten Segments am kleinsten ist; eine
Stufenhöhe
an einer Seitenfläche
jedes Segments mit Ausnahme jedes innersten Segments verhältnismäßig groß ist und
eine Stufenhöhe
an einer äußeren Seitenfläche eines
vorstehenden Teils jedes äußersten
Segments ebenso klein ist wie diejenige an der inneren Seitenfläche jedes
innersten Segments. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung nehmen
an, dass die folgenden Faktoren für die oben beschriebenen unterschiedlichen
Stufenhöhen
verantwortlich sind.
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Ein typisches Verfahren zur Ausbildung
einer stufenförmigen
Struktur auf einer Hauptoberfläche
eines Halbleitersubstrats ist das Nassätzverfahren unter Verwendung
eines Flüssigkeitsgemisches
aus Flusssäure
oder Salpetersäure.
Kommt in diesem Fall das Nassätzverfahren
auf einem Silizium-Wafer zur Anwendung, wobei dieser vollständig in
ein Flüssigkeitsgemisch
eingetaucht ist, würde
die Ätzrate verringert
werden, so dass als Folge die unterschiedliche Konzentration des
Flüssigkeitsgemisches
auf einer Oberfläche
des Silizium-Wafers eine zu erzeugende Stufenhöhe beeinflussen kann. Somit
kann keine gleichmäßige Stufenhöhe erzielt
werden. In Anbetracht dessen ist es notwendig, die Ätzrate zu erhöhen, um
die Ätzung
durchzuführen
und so eine gleichmäßige Stufenhöhe gemäß der Form/des
Musters eines Katodensegments zu erzielen. Bei einer Vorgehensweise
wird ein Teil eines sich drehenden Silizium-Wafers aus einer Oberfläche eines
Flüssigkeitsgemischs
gezogen und einer Sauerstoffatmosphäre ausgesetzt, so dass während des Ätzens Sauerstoff
blasenförmig
in das Flüssigkeitsgemisch
eindringt. Dadurch wird die Reaktion beschleunigt und die Ätzrate erhöht.
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Allerdings enthält eine Hauptoberfläche eines
Halbleitersubstrats im Allgemeinen einen Bereich, der der Erzeugung
einer Form zum Extrahieren einer Gate-Elektrode (Gate-Elektroden-Ausziehstruktur;
gate electrode extraction pattern) vorbehalten ist, die einen Kontakt
zwischen einer Gate-Elektrodenform in jedem Segment und einer äußeren Gate-Elektrode
herstellt. Dieser Bereich befindet sich noch weiter innen als jedes
innerste Segment oder noch weiter außen als jedes äußerste Segment
und muss eben sein. Aus diesem Grund ist es unmöglich, Blasen 25 ständig zwischen
den hintereinander zu ätzenden
Segmenten zu halten, siehe 10,
in der schematisch ein Zustand dargestellt ist, bei dem eine Ätzung auf
einem Halbleitersubstrat eines Center-Gate-Bauelements durchgeführt wird
(es wird darauf hingewiesen, dass 10 nicht
als Stand der Technik zur vorliegenden Erfindung anerkannt ist). Wie
aus 10 ersichtlich,
kann jede der Blasen 25, die sich in der Nähe des ebenen
Bereichs befindet, nicht aufgehalten werden, sondern bewegt sich
in Richtung der äußeren Segmente.
Daher wird die Ätzrate
für jedes
innerste Segment verringert.
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11 zeigt
einen Längsschnitt
eines Halbleitersubstrats, das auf eine Weise hergestellt wird, dass
die Ätzrate
für die
innersten und die äußersten Segmente
im Vergleich zu der der anderen Segmenten verringert ist (es wird
darauf hingewiesen, dass 11 nicht
als Stand der Technik zur vorliegenden Erfindung anerkannt ist).
Ein in 11 eingekreister Bereich „B" zeigt den Aufbau
eines innersten Segments. 12 zeigt
eine vergrößerte Draufsicht
eines vorstehenden Bereichs des innersten Segments im Bereich „B" von 11, während 13 einen vergrößerten Längsschnitt
des innersten Segments im Teil „B" von 11 darstellt
(es wird darauf hingewiesen, dass 12 und 13 nicht als Stand der Technik
zur vorliegenden Erfindung anerkannt sind). Ein in 11 eingekreister Bereich „C" zeigt den Aufbau
eines äußersten
Segments. Wie aus den 11, 12 und 13 ersichtlich, sind die Stufen zwischen
sich gegenüberliegenden
Seitenflächen
des vorstehenden Teils des innersten Segments unterschiedlich hoch, wobei
sich eine der Seitenflächen
näher an
einer Gate-Elektroden-Ausziehstruktur befindet. Auch sind die Stufen
zwischen sich gegenüberliegenden
Seitenflächen
eines vorstehenden Teils des äußersten Segments
unterschiedlich hoch, wobei sich eine der Seitenflächen näher an der
anderen Gate-Elektroden-Ausziehstruktur
befindet. Es wird darauf hingewiesen, dass in den in den 11, 12 und 13 gezeigten
Strukturen ein pn-Übergang
nicht in der näher
an der Gate-Elektrodenform befindlichen Seitenfläche des vorstehenden Teils
jedes innersten und äußersten
Segments freiliegt. Dementsprechend reicht die Emitterschicht des
N-Typs NE des innersten oder äußersten
Segments, auf der eine Katodenelektrode gebildet werden soll, bis
unmittelbar unter eine Form einer Gate-Elektrode 1G-AL, die in Kontakt
mit einer äußeren Gate-Elektrode 8 stehen
muss. Ein derartiger Zustand wird in dem in 13 eingekreisten Bereich „D" gezeigt. Folglich
sind in einem Bauelement mit einer wie oben beschriebenen unterschiedlichen Stufenhöhe eine
Katodenelektrode und eine Gate-Elektrode miteinander kurzgeschlossen.
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Alternativ kann in Abhängigkeit
vom Grad des ungleichmäßigen Ätzens zur
Erzeugung einer Stufenhöhe
ein Stufenaufbau mit unterschiedlicher Stufenhöhe wie in 14 gezeigt erzeugt werden (es wird darauf
hingewiesen, dass 14 nicht
als Stand der Technik zur vorliegenden Erfindung anerkannt ist).
In dem in 14 gezeigten
Aufbau befindet sich ein pn-Übergang
in der Nähe
eines zwischen zwei nebeneinanderliegenden vorstehenden Teilen gebildeten „Tals", wodurch die Durchbruchspannung
zwischen einer Katodenelektrode und einer Gate-Elektrode verringert
wird.
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Als eine mögliche Lösung der obigen Probleme kann
eine Stufenhöhe
gegenüber
einer typischen Stufenhöhe
beim Ätzen
zur Erzeugung einer Stufenhöhe
vergrößert werden.
Obwohl diese Lösung
eine Verringerung der Durchbruchspannung oder einen Kurzschluss
zwischen einer Katodenelektrode und einer Gate-Elektrode verhindert,
erzeugt sie jedoch ein anderes Problem. Genauer gesagt ist eine
Stufenhöhe,
die von jedem der vorstehenden Teile der Segmente mit Ausnahme der
innersten und der äußersten
Segmente gebildet wird, zu groß,
so dass eine Dicke einer Basisschicht PB des p-Typs mit großer Wahrscheinlichkeit örtlich verringert
wird. Wenn diese örtliche
Verringerung der Dicke der Basisschicht PB des p-Typs auftritt,
würde dies
die elek trischen Kennwerte beträchtlich
nachteilig beeinflussen und das Betriebsverhalten eines GTO-Thyristors
verschlechtern. Deswegen ist die obige Lösung nicht ganz zufriedenstellend.
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Wenn unter den oben beschriebenen
Bedingungen ein fehlerhaftes Halbleitersubstrat mit einem wie in 11, 12, 13 oder 14 gezeigten Aufbau hergestellt
wird, besteht ein sicheres Gegenmittel zum Umgehen der obigen Probleme
darin, das fehlerhafte Halbleitersubstrat auszumustern und nicht
als Produkt zu verwenden. Wegen des Ausmusterns fehlerhafter Halbleitersubstrate
bei der Qualitätskontrolle während der
Herstellung würde
durch diese Gegenmaßnahme
allerdings der Ertrag verringert.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Druckkontakt-Halbleiterbauelement bereitzustellen,
das ein stabiles Betriebsverhalten ohne Verringerung der Durchbruchspannung
oder Erzeugung eines Kurzschlusses gewährleistet, selbst wenn ein
Halbleitersubstrat mit ungleichförmiger
Stufenstruktur was wahrscheinlich den Ertrag vermindert, als Produkt
verwendet wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
enthält das
Druckkontakt-Halbleiterbauelement ein Halbleitersubstrat mit einer
ersten Hauptoberfläche
und einer der ersten Hauptoberfläche
gegenüberliegenden zweiten
Hauptoberfläche
sowie eine erste und eine zweite Entlastungsplatte. Die untere Oberfläche der ersten
Entlastungsplatte ist in Kontakt mit der ersten Hauptoberfläche des
Halbleitersubstrats. Die obere Oberfläche der zweiten Entlastungsplatte
steht in Kontakt mit der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats.
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Das Halbleitersubstrat enthält eine
erste Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine zweite Halbleiterschicht
eines zweiten Leitfähigkeitstyps,
eine dritte Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps und eine zweite
Hauptelektrode. Die erste Halbleiterschicht besitzt eine erste untere
Oberfläche,
die die zweite Hauptoberfläche
des Halbleitersubstrats bildet, und eine der ersten unteren Oberfläche gegenüber liegende
erste obere Oberfläche.
Die zweite Halbleiterschicht besitzt eine zweite untere Oberfläche, die
eine Schnittstelle zur ersten oberen Oberfläche der ersten Halbleiterschicht
bildet, und eine der zweiten unteren Oberfläche gegenüberliegende zweite obere Oberfläche. Die
dritte Halbleiterschicht weist eine dritte untere Oberfläche auf,
die die Schnittstelle zur zweiten oberen Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht
bildet, und eine der dritten unteren Oberfläche gegenüberliegende dritte obere Oberfläche. Die
zweite Hauptelektrode ist auf der gesamten ersten unteren Oberfläche der
ersten Halbleiterschicht ausgebildet und steht in direktem mechanischen
Kontakt mit der oberen Oberfläche
der zweiten Entlastungsplatte.
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Außerdem ist radial und in Umfangsrichtung um
das Halbleitersubstrat auf der ersten Hauptoberfläche des
Halbleitersubstrats eine Vielzahl vorstehender Teile angeordnet.
Jeder der Vielzahl vorstehender Teile enthält eine vierte Halbleiterschicht
des zweiten Leitfähigkeitstyps.
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Die vierte Halbleiterschicht besitzt
eine vierte untere Oberfläche
und eine der vierten unteren Oberfläche gegenüberliegende vierte obere Oberfläche, wobei
die vierte untere Oberfläche
und ein entsprechender Bereich der dritten oberen Oberfläche der dritten
Halbleiterschicht einen pn-Übergang
bilden. Die vierte obere Oberfläche
bildet eine obere Oberfläche
eines entsprechenden Teils der Vielzahl vorstehender Teile. Der
pn-Übergang
befindet sich innerhalb des entsprechenden Teils der Vielzahl vorstehender
Teile. Die obere Oberfläche
jedes der ersten vorstehenden Teile, die mindestens zu einer Gruppe
einer ersten Gruppe der äußersten
vorstehenden Teile und einer zweiten Gruppe der innersten vorstehenden
Teile gehören,
ist vollständig
mit einer ersten Isolierschicht bedeckt. Die äußersten vorstehenden Teile
befinden sich in radialer Richtung an der Außenseite der Vielzahl vorstehender
Teile. Die innersten vorstehenden Teile befinden sich in radialer Richtung
an der Innenseite der Vielzahl vorstehender Teile. Zwischen einer
oberen Oberfläche
der ersten Isolierschicht und einem ersten Bereich der unteren Oberfläche der
ersten Entlastungsplatte, die sich unmittelbar über der oberen Oberfläche der
ersten Isolierschicht befindet, ist ein konstanter erster Abstand vorhanden.
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Eine erste Hauptelektrode ist auf
einer oberen Oberfläche
jedes der Vielzahl vorstehender Teile mit Ausnahme der äußersten
und der innersten vorstehenden Teile gebildet. Die erste Hauptelektrode steht
in direktem mechanischem Kontakt mit der unteren Oberfläche der
ersten Entlastungsplatte.
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Die erste Hauptoberfläche des
Halbleitersubstrats enthält
eine frei liegende Fläche
der vierten Halbleiterschicht für
jeden der Vielzahl vorstehender Teile und frei liegende Bereiche
der dritten oberen Oberfläche.
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Auf einem Bereich der ersten Hauptoberfläche, auf
der sich keine Fläche
der Vielzahl vorstehender Teile befindet, wird eine Steuerelektrode
als eine einzige Form herausgebildet.
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Beim erfindungsgemäßen Druckkontakt-Halbleiterbauelement
wird verhindert, dass jedes der innersten vorstehenden Teile oder
jedes der äußersten
vorstehenden Teile und ein Abschnitt der darauf gebildeten Isolierschicht
in mechanischen und elektrischen Kontakt mit dem Bereich der unteren Oberfläche der
ersten Entlastungsplatte kommt, die sich unmittelbar über der
Isolierschicht befindet. Daher kann ohne negative Auswirkung auf
die Betriebsleistung des Bauelements eine genügend hohe Durchbruchspannung
an jedem der pn-Übergänge, die
in jedem der innersten oder der äußersten
vorstehenden Teile gebildet sind, aufrechterhalten werden, so dass
ein Kriechstrom verhindert wird.
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale,
Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung zusammen mit
den beiliegenden Zeichnungen genauer ersichtlich.
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1 ist
ein Längsschnitt
eines Aufbaus eines Druckkontakt-Halbleiterbauelements gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Draufsicht eines Aufbauschemas von NE-Schichten und Katodenelektroden
von Segmenten im Druckkontakt-Halbleiterbauelement gemäß der ersten
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
ein vergrößerter Längsschnitt
eines Aufbaus eines Halbleitersubstrats zusammen mit peripheren
Bauteilen des Druckkontakt-Halbleiterbauelements gemäß der ersten
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
eine Draufsicht eines Aufbauschemas von NE-Schichten und Katodenelektroden
von Segmenten in einem Druckkontakt-Halbleiterbauelement gemäß einer
ersten Modifikation der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine Draufsicht eines Aufbauschemas von NE-Schichten und Katodenelektroden
von Segmenten im Druckkontakt-Halbleiterbauelement gemäß einer
zweiten Modifikation der vorliegenden Erfindung;
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6 ist
ein Längsschnitt
eines Aufbaus eines Druckkontakt-Halbleiterbauelements gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 ist
ein Längsschnitt
eines Aufbaus eines Druckkontakt-Halbleiterbauelements gemäß einer
dritten Modifikation der vorliegenden Erfindung;
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8 ist
ein Längsschnitt
eines Aufbaus eines Druckkontakt-Halbleiterbauelements gemäß einer
dritten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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9 zeigt
die Messwerte eines Stufenhöhenprofils
zur Verdeutlichung eines mit einem Druckkontakt-Halbleiterbauelement
gemäß dem Stand
der Technik verbundenen Problems;
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10 ist
eine Draufsicht der Darstellung eines Ätzverfahrens auf einem Halbleitersubstrat
zur Verdeutlichung eines mit einem Druckkontakt-Halbleiterbauelement
gemäß dem Stand
der Technik verbundenen Problems;
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11 ist
ein Längsschnitt
zur Darstellung eines mit einem Druckkontakt-Halbleiterbauelement gemäß dem Stand
der Technik verbundenen Problems;
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12 ist
eine Draufsicht einer Form eines innersten Segments zur Verdeutlichtung
eines mit einem Druckkontakt-Halbleiterbauelement gemäß dem Stand
der Technik verbundenen Problems;
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13 und 14 sind vergrößerte Längsschnitte
des Druckkontakt-Halbleiterbauelements gemäß dem Stand der Technik zur
Verdeutlichung der damit verbundenen Probleme.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGFORMEN
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Überblick
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Gemäß dem herkömmlichen Aufbau steht eine
Katodenelektrode jedes Segments zum Abbau einer auf die Katodenelektrode
wirkenden Spannung in Kontakt mit einer Platte (im Nachfolgenden
als Katodenentlastungsplatte bezeichnet), ungeachtet, ob ein Druckkontakt
hergestellt ist oder nicht. Außerdem wird
eine Katodenelektrode jedes äußersten
oder innersten Segments eines in der Nähe einer Katodenelektroden-Ausziehstruktur
befindlichen Halbleitersubstrats, die in einem Bereich außerhalb
jedes äußersten
Segments oder innerhalb jedes innersten Segments gebildet wird,
in Betrieb genommen. Wenn eine vom vorstehenden Teil jedes innersten
oder äußersten
Segments erzeugte Stufenhöhe
nicht genügend
groß ist,
fließt
wahrscheinlich ein Kriechstrom zwischen einer Katodenelektrode und
einer Gate-Elektrode. Ein derartiger Zustand kann vermieden werden,
wenn ein Aufbau hergestellt wird, bei dem jedes äußerste und/oder innerste Segment
(ein in der Nähe
einer Gate-Elektroden-Ausziehstruktur befindliches Segment) nicht
in Betrieb genommen wird, mit anderen Worten, wenn jedes äußerste und/oder
innerste Segment als Blindsegment gestaltet wird.
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Durch einen derartigen Aufbau kann
eine Verringerung der Durchbruchspannung sowie das Auftreten von
Kriechströmen
vermieden werden.
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In einem ersten spezifischen Ansatz
zur Herstellung des oben beschriebenen Aufbaus wird jedes äußerste und/oder
innerste Segment eines Halbleitersubstrats beim Ätzen als Blindsegment verwendet. Hierbei
wird eine aus einer Aluminiumschicht bestehende Katode nicht auf
dem vorstehenden Teil eines Blindsegments ausgebildet, so dass das
Blindsegment mit einer Katodenentlastungsplatte nicht in Berührung kommt.
Dieser erste Lösungsansatz
entspricht einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, die später
im Detail beschrieben wird.
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In einem zweiten spezifischen Ansatz
wird ein Halbleitersubstrat mit einem herkömmlichen Aufbau verwendet,
bei dem eine Katodenentlastungsplatte im Aufbau so verändert wird,
dass die Katodenelektrode jedes äußersten
und/oder innersten Segments nicht mit der Katodenentlastungsplatte
in Berührung
kommt. Dieser zweite Lösungsansatz
entspricht einer zweiten oder dritten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die später im Detail beschrieben werden.
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Erste bevorzugte
Ausführungsform
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1 zeigt
einen Längsschnitt
eines Aufbaus eines Druckkontakt-Halbleiterbauelements gemäß der ersten
bevorzugten Ausführungsform. 1 zeigt einen GTO-Thyristor des Central-Gate-Typs
als nicht einschränkendes
Beispiel für ein
Druckkontakt-Halbleiterbauelement der ersten bevorzugten Ausführungsform. 2 ist eine Draufsicht einer
ersten Hauptoberfläche
eines zylindrischen Halbleitersubstrats 1, wie in 1 dargestellt. In 2 ist die Gate-Elektrode
1G-AL nicht dargestellt. Es wird darauf hingewiesen, dass die erste Hauptoberfläche eine
obere Oberfläche
des Halbleitersubstrats 1 darstellt, auf der sich frei
liegende Bereiche einer dritten oberen Oberfläche einer dritten Halbleiterschicht
(p-Basis-Schicht) PB und frei liegende Flächen vierter Halbleiterschichten
(n-Emitter-Schicht) NE befinden. Eine gesamte vierte untere Oberfläche jeder
der vierten Halbleiterschichten NE dient zur Bildung eines pn-Übergangs
zwischen der dritten Halbleiterschicht PB und jeder der vierten Halbleiterschichten
NE, wie in 3 dargestellt.
Andererseits besitzt das Halbleiter substrat 1 eine einer frei
liegenden unteren Oberfläche
einer ersten Halbleiterschicht (p-Emitter-Schicht) PE entsprechende zweite
Hauptoberfläche. 3 ist eine Schnittdarstellung
des Halbleitersubstrats 1 zusammen mit peripheren Teilen,
entlang einer Linie I-I aus 2. 3 zeigt insbesondere den
Fall, in dem eine von einem äußersten
Segment OMSG und einem innersten Segment IMSG erzeugte Stufenhöhe kleiner
ist als eine von anderen Segmenten SG während der Herstellung des Halbleitersubstrats 1 erzeugte
Stufenhöhe.
Auch wenn der obige Zustand nicht auftritt, sind natürlich die
jeweiligen Grundstrukturen jedes äußersten Segments OMSG und jedes
innersten Segments IMSG so, wie in 3 dargestellt. 3 zeigt einen von zwei Teilen,
die um die in 3 gestrichelt
dargestellte Achse symmetrisch sind. Einzelheiten der oben erwähnten Bauteile
(die Gate-Elektrode 1G-AL und die erste, dritte und vierte Halbleiterschicht)
werden später
bereitgestellt.
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Wie in 1 und 3 dargestellt, ist eine beispielsweise
ringförmige
und aus Molybdän
bestehende Katodenentlastungsplatte 2 (Metallplatte) vorgesehen.
Die untere Oberfläche
2BS der Katodenentlastungsplatte 2 steht in mechanischem
Kontakt mit jeder der in den jeweiligen Bereichen der ersten Hauptoberfläche des
Halbleitersubstrats 1 gebildeten Katodenelektroden 1K-AL.
Die Katodenentlastungsplatte 2 kann bei Druckkontakt (d.h.
wenn sie gegeneinander gedrückt
werden) mit jeder der Katodenelektroden 1K-AL in elektrischen Kontakt
kommen. Eine gesamte untere Oberfläche einer äußeren Katodenelektrode 4 steht
in mechanischem Kontakt mit einer oberen Oberfläche der Katodenentlastungsplatte 2,
die der unteren Oberfläche
2BS gegenüberliegt.
Die äußere Katodenelektrode 4 kann
bei Druckkontakt mit der Katodenentlastungsplatte 2 in
elektrischen Kontakt kommen. Andererseits liegt eine obere Oberfläche der äußeren Katodenelektrode 4 frei.
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Eine Anodenentlastungsplatte 3 ist
beispielsweise zylindrisch und besteht aus Molybdän. Die Anodenentlastungsplatte 3 besitzt
eine obere Oberfläche
3US, die mit einer Anodenelektrode 1A-AL in mechanischem Kontakt
steht, die so ausgebildet ist, dass sie über die zweite Hauptoberfläche des
Halbleitersubstrats 1 hinausreicht. Bei Druckkontakt kann die
Anodenentlastungsplatte 3 mit der Anodenelektrode 1A-AL
in elektrischen Kontakt kommen. Eine gesamte obere Oberfläche einer äußeren Anodenelektrode 5 steht
in mechanischem Kontakt mit einer unteren Oberfläche der Anodenent lastungsplatte 3, die
der oberen Oberfläche
3US gegenüberliegt.
Die äußere Anodenelektrode 5 kann
bei Druckkontakt mit der Anodenentlastungsplatte 3 in elektrischen
Kontakt kommen. Andererseits liegt die untere Oberfläche der äußeren Anodenelektrode 5 frei.
Weiterhin sind in den jeweiligen zentralen Bereichen der unteren
Oberfläche
der Anodenentlastungsplatte 3 und der oberen Oberfläche der äußeren Anodenelektrode 5 einander
gegenüberliegende
Nuten eingearbeitet. Die Nuten bilden einen Stift 14, der
zur gegenseitigen Ausrichtung der Anodenentlastungsplatte 3 und
der äußeren Anodenelektrode 5 dient.
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Eine im Wesentlichen zylindrische
und von einem ringförmigen,
isolierenden und zur Ausrichtung der äußeren Gate-Elektrode 8 bestimmten Stützrohr 9 umgebene äußere Gate-Elektrode 8 ist
in einem von einer durchgehenden Öffnung in einem zentralen Bereich
der Katodenentlastungsplatte 2 und von einem hohlen Teil
der äußeren Katodenelektrode 4 gebildeten
Raum angebracht. Eine untere Oberfläche der äußeren Gate-Elektrode 8 steht
in mechanischem Kontakt mit einer Form einer Gate-Elektrode 1G-AL,
die auf einem zentralen Bereich der ersten Hauptoberfläche des
Halbleitersubstrats 1 (entsprechend einer oberen Oberfläche eines
zentralen Bereichs des Halbleitersubstrats 1, in dem kein
Segment SG gebildet ist) ausgeformt ist. Diese Form der Gate-Elektrode
1G-AL wird als „Gate-Elektroden-Ausziehstruktur
GP1" bezeichnet. Die äußere Gate-Elektrode 8 kann
bei Druckkontakt in elektrischen Kontakt mit einer (ersten) Gate-Elektroden-Ausziehstruktur
GP1 kommen. Ferner sind eine die äußere Gate-Elektrode 8 nach
innen drückende
elastische Feder 6 und eine isolierende Glimmerscheibe 7 mit
isolierender Eigenschaft zwischen einer oberen Oberfläche der äußeren Gate-Elektrode 8 und
einer Fläche
der äußeren Katodenelektrode 4 eingebaut,
die die Obergrenze des hohlen Teils der äußeren Katodenelektrode festlegt.
Außerdem
ist eine Gate-Anschlussleitung 8a zur elektrischen Verbindung
der äußeren Gate-Elektrode
nach außen seitlich
im oberen Bereich der äußeren Gate-Elektrode 8 an
diese angefügt.
Die Gate-Anschlussleitung 8a ist zur Isolierung von einem
Isolierschlauch 10 umhüllt.
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Ein erster Flansch 12 ist
so angeordnet, dass seine Innenseite an einem oberen Bereich einer
Seitenfläche
der äußeren Katodenelektrode 4 befestigt ist,
und ebenso ist ein zweiter Flansch 13 so angeordnet, dass
seine Innenseite an einem unteren Bereich einer Seitenfläche der äußeren Anodenelektrode 5 befestigt
ist. Weiterhin ist ein beispielsweise aus Keramik bestehendes Isolierrohr 11 zwischen
dem ersten Flansch 12 und dem zweiten Flansch 13 angeordnet.
Durch die Bereitstellung des Isolierrohrs 11 wird eine
von den mit den Bezugszeichen 1, 2, 3, 6, 7, 8, 9, 10 und 15 gekennzeichneten
Bauteilen abgedichtete Struktur gebildet. Die innerhalb dieser Struktur
vorhandene Luft wird durch ein Edelgas ersetzt. Außerdem ist
zur Gewährleistung
der Durchbrucheigenschaften einer Endfläche des Halbleitersubstrats 1 ein
Schutz-Isoliermaterial 15 vorgesehen.
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Beim Betrieb des GTO-Thyristors der
obigen Bauart werden die äußere Katodenelektrode 4 und die äußere Anodenelektrode 5 durch äußere Krafteinwirkung
miteinander in Druckkontakt gebracht. Dadurch werden die Katodenelektroden
1K-AL auf dem Halbleitersubstrat 1, die Katodenentlastungsplatte 2 und
die äußere Katodenelektrode 4 einerseits
und sowie die Anodenelektroden 1A-AL, die Anodenentlastungsplatte 3 und
die äußere Anodenelektrode 5 andererseits
miteinander in elektrischen Kontakt gebracht. Gleichzeitig wird
die äußere Gate-Elektrode 8 durch
die Feder 6 mit der Gate-Elektroden-Ausziehstruktur GP1
verbunden, so dass mit der Gate-Elektroden-Ausziehstruktur GP1 ein elektrischer
Kontakt hergestellt wird. Dadurch wird das Halbleitersubstrat 1 leitend.
Durch den Stromfluss durch die äußere Gate-Elektrode 8 und die äußere Katodenelektrode 4 im
in den vorigen Zustand gebrachten Thyristor fließt ein Hauptstrom zwischen
jeder der Katodenelektroden 1K-AL und die Anodenelektrode 1A-AL
wird elektrisch angesteuert.
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Wichtige Merkmale der ersten bevorzugten Ausführungsform
liegen in einer Struktur des Halbleitersubstrats 1, das
hauptsächlich
aus einem aus den obigen Bauteilen bestehenden Silizium-Wafer gebildet
wird. Für
die anderen Bauteile einschließlich
der inneren und äußeren können herkömmliche
Komponenten verwendet werden. Daher werden im Folgenden Einzelheiten
der Struktur des Halbleitersubstrats 1 mit Querverweis
auf 2 und 3 angegeben. Es wird darauf
hingewiesen, dass trotz der zur Veranschaulichung dienenden in 2 und 3 dargestellten Beispiele, in denen drei
aktive Segmente, von denen jedes (d.h. alle Segmente SG außer den äußersten und
innersten Segmenten OMSG und IMSG) eine geforderte Funktion erfüllt, in
jeder radialen Richtung angeordnet sind, wobei die erste bevorzugte
Ausführungsform
nicht auf ein solches Beispiel zu beschränken ist. Die Anzahl der in
jeder radialen Richtung angeordneten aktiven Segmente ist beliebig.
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Das Halbleitersubstrat 1 ist
als pnpn-Halbleiter aufgebaut und ist sowohl für ein Center-Gate-Bauelement
als auch für
ein Peripherie-Gate-Bauelement geeignet. Genauer gesagt, enthält das Halbleiter-Bauelement 1 folgende
Schichten: (1) eine erste Halbleiterschicht PE (p-Emitter-Schicht),
die durch Dotieren eines Silizium-Substrats mit einer p-Verunreinigung
(Verunreinigung des ersten Leitfähigkeitstyps)
erzeugt wird; (2) eine zweite Halbleiterschicht NB (n-Basis-Schicht),
die auf einer gesamten ersten oberen Oberfläche der ersten Halbleiterschicht
PE erzeugt wird und eine n-Verunreinigung (Verunreinigung des zweiten
Leitfähigkeitstyps)
enthält;
(3) eine dritte Halbleiterschicht PB (p-Basis-Schicht), die auf
einer gesamten zweiten oberen Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht
NB erzeugt wird und eine p-Verunreinigung enthält; und (4) eine Vielzahl vierter
Halbleiterschichten NE (n-Emitter-Schichten), von denen jede in einem
Bereich der dritten oberen Oberfläche der dritten Halbleiterschicht
PB erzeugt wird und eine n-Verunreinigung enthält. Die in einem Center-Gate-Bauelement verwendete
Gate-Elektroden-Ausziehstruktur GP1 wird auf der ersten Hauptoberfläche in einem
zentralen Bereich des Halbleitersubstrats 1 gebildet. Die
in einem Peripherie-Gate-Bauelement verwendete Gate-Elektroden-Ausziehstruktur GP2
wird auf der ersten Hauptoberfläche
in einem peripheren Bereich des Halbleitersubstrats 1 erzeugt.
Dann wird eine Vielzahl Mesastrukturen, d.h. eine Vielzahl vorstehender
Teile PP, von denen jeder wie eine Insel geformt ist, in radialer
Richtung und in Umfangsrichtung um den Umfang des Halbleitersubstrats 1 in
einem Bereich zwischen dem zentralen Bereich und dem peripheren
Bereich des Halbleitersubstrats 1 angeordnet. Das Gefälle zwischen
je zwei benachbarten, in jede radiale Richtung vorstehenden Teilen
PP ist ein definierter Abstand W. Jeder der vorstehenden Teile PP
enthält
einen Teil der dritten Halbleiterschicht PB und einen Teil der vierten
Halbleiterschicht NE. Mit anderen Worten, die vierten Halbleiterschichten
NE sind mit Ausnahme der äußersten und
der innersten vorstehenden Teile OMPP bzw. IMPP vollständig in
allen vorstehenden Teilen PP enthalten. Die äußersten vorstehenden Teile
OMPP sind als in Umfangsrichtung angeordnete vorstehende Teile definiert,
die von allen vorstehenden Teilen PP in radialer Richtung ganz außen gelegen
sind. Auf der anderen Seite sind die innersten vorstehenden Teile
IMPP als in Umfangsrich tung angeordnete vorstehende Teile definiert,
die von allen vorstehenden Teilen PP in radialer Richtung ganz innen
gelegen sind. Auf diese Weise wird zwischen jeder der Katodenelektroden
1K-AL und der Gate-Elektrode 1G-AL von jedem der vorstehenden Teile
PP eine Stufenhöhe
H erzeugt. Durch die Stufenhöhe
H wird die Durchbruchspannung eines zwischen jeder der Katodenelektroden
1K-AL und der Gate-Elektrode 1G-AL befindlichen pn-Übergangs
auf einer ausreichenden Höhe
gehalten. Weiterhin wird auf einer gesamten Seitenfläche jedes
der vorstehenden Teile PP eine Passivierungsschicht 1S (eine
beispielsweise aus Siliziumoxid bestehende Isolierschicht) zum Schutz des
pn-Übergangs
zwischen der dritten Halbleiterschicht PB und jeder der vierten
Halbleiterschichten NE in sauberem Zustand gebildet. Die Passivierungsschicht 1S dient
zur Stabilisierung eines Teils des pn-Übergangs, der an den Seitenflächen der
jeweiligen vorstehenden Teile PP mit Ausnahme eines (zweiten) Teils
einer Seitenfläche
jedes äußersten vorstehenden
Teils OMPP, der näher
zur Gate-Elektroden-Ausziehstruktur
GP2 gelegen ist, und eines (ersten) Teils einer Seitenfläche jedes
innersten vorstehenden Teils IMPP, der näher zur Gate-Elektroden-Ausziehstruktur
GP1 gelegen ist, frei liegt. Ferner wird eine Form der beispielsweise
aus einer Aluminiumschicht bestehenden Gate-Elektrode 1G-AL in jedem
Tal zwischen je zwei benachbarten vorstehenden Teilen PP gebildet,
in einem Bereich, der weiter außen
als jeder äußerste vorstehende
Teil OMPP gelegen ist, und in einem Bereich, der weiter innen als
jeder innerste vorstehende Teil IMPP gelegen ist, und die auf der
ersten Hauptoberfläche
des Halbleitersubstrats 1 liegen. Die im Wesentlichen aus
einer Form bestehenden Teile der Gate-Elektrode 1G-AL, die in den
Bereichen gebildet werden, die noch weiter innen als jeder innerste
vorstehende Teil IMPP bzw. noch weiter außen als jeder äußerste vorstehende Teil
OMPP gelegen sind, entsprechen der (ersten und zweiten) Gate-Elektroden-Ausziehstruktur
GP1 bzw. GP2. Eine gesamte Oberfläche der Gate-Elektrode 1G-AL
mit Ausnahme der ersten Gate-Elektroden-Ausziehstruktur GP1 ist mit einer beispielsweise aus
Polyimid bestehenden Isolierschicht 1P überzogen. Die Isolierschicht 1P steht
mit der Passivierungsschicht 1S in Verbindung.
-
Die erste untere Oberfläche der
ersten Halbleiterschicht PE bildet die zweite Hauptoberfläche des
Halbleitersubstrats 1, wie weiter oben beschrieben. Die beispielsweise
aus einer Aluminiumschicht bestehende Anodenelektrode 1A-AL wird
auf der gesamten ersten unteren Oberfläche der ersten Halbleiterschicht
PE gebildet.
-
Wie oben beschrieben, enthält jedes
der Vielzahl in radialer Richtung und in Umfangsrichtung um das
Halbleitersubstrat 1 angeordneten Segmente SG jeweilige
Anteile der ersten, zweiten und dritten Halbleiterschichten PE,
NE und PB und einen der vierten Halbleiterschicht NE. Jedes der äußersten Segmente
OMSG und der innersten Segmente IMSG aller Segmente SG wirkt als
Blindsegment. Im Nachfolgenden wird die Struktur jedes der äußersten
und innersten Segmente OMSG und IMSG, die die wesentlichen Merkmale
der ersten bevorzugten Ausführungsform
enthält,
im Vergleich mit einer Struktur jedes der anderen (aktiven) Segmente
SG unter Querverweis auf 3 im
Detail beschrieben.
-
Erstens ist die Katodenelektrode
1K-AL überhaupt
nicht auf einer oberen Oberfläche
des äußersten
vorstehenden Teils OMPP im äußersten Segment
OMSG ausgebildet. Stattdessen ist die obere Oberfläche des äußersten
vorstehenden Teils OMPP vollständig
mit der Passivierungsschicht 1S, die auch die Seitenfläche des äußersten
vorstehenden Teils OMPP bedeckt, und der Isolierschicht 1P überzogen,
die auf der Passivierungsschicht 1S ausgebildet ist. Es
wird darauf hingewiesen, dass im Folgenden eine aus der Passivierungsschicht 1S und der
Isolierschicht 1P bestehende Schicht zusammengefasst als „Isolierschicht" bezeichnet wird.
Ebenso ist eine obere Oberfläche
des innersten vorstehenden Teils IMPP im innersten Segment IMSG
vollständig
mit der aus der Passivierungsschicht 1S und der Isolierschicht 1P bestehenden
Isolierschicht überzogen.
Im Gegensatz dazu sind die Katodenelektroden 1K-AL auf den jeweiligen
oberen Oberflächen
der vorstehenden Teile PP in den anderen Segmenten SG gebildet.
Die Dicke T1 jeder der Katodenelektroden 1K-AL ist größer als
die Dicke T2 der Isolierschicht (1S + 1P), die
auf der oberen Oberfläche
jedes äußersten
vorstehenden Teils OMPP und jedes innersten vorstehenden Teils IMPP
(T1 > T2) gebildet ist.
Jeder der vorstehenden Teile PP einschließlich der äußersten (OMPP) und der innersten
(IMPP) vorstehenden Teile besitzt in Bezug auf das Tal oder zu dem
Teil der oberen Oberfläche
der dritten Halbleiterschicht PB, der jeweils zwischen zwei benachbarten Teilen
PP gelegen ist, die Höhe „H". Demzufolge ist die
Höhe (H
+ T2) vom Tal zur oberen Oberfläche
der Isolierschicht (1S + 1P) kleiner als die Höhe (H +
T1) vom Tal zur oberen Oberfläche
jeder Katodenelektrode 1K-AL. Folglich steht die obere Oberfläche jeder der
Katodenelektroden 1K-AL, die jeweils auf allen vorstehenden Teilen
PP mit Ausnahme der äußersten
(OMPP) und der innersten (IMPP) vorstehenden Teile gebildet werden,
in mechanischem Kontakt mit der unteren Oberfläche 2BS der Katodenentlastungsplatte 2,
wenn kein Druckkontakt ausgeübt wird.
Im Gegensatz dazu besteht zwischen der oberen Oberfläche der
Isolierschicht (1S + 1P) auf jedem der äußersten
und der innersten vorstehenden Teile OMPP und IMPP und einem unmittelbar über der oberen
Oberfläche
der Isolierschicht befindlichen Bereich der unteren Oberfläche 2BS
der Katodenentlastungsplatte 2 ein Abstand CL, der physikalisch
nicht überbrückt werden
kann. Wegen des bestehenden Abstands CL kann die obere Oberfläche der
Isolierschicht (1S + 1P) auf jedem der äußersten
und innersten vorstehenden Teile OMPP und PMPP nicht in mechanischen
Kontakt mit der unteren Oberfläche 2BS
der Katodenentlastungsplatte 2 kommen. Sogar wenn Druckkontakt
ausgeübt
wird, kommt die oberen Oberfläche
der Isolierschicht (1S + 1P) auf jedem der äußersten
und innersten vorstehenden Teile OMPP und IMPP natürlich weder
in mechanischen noch in elektrischen Kontakt mit der unteren Oberfläche 2BS. Außerdem beträgt beispielsweise
die Höhe
N jedes der Segmente SG 30 μm,
die Dicke T1 jeder der Katodenelektroden 1K-AL 10 μm, die Dicke
T1 der Passivierungsschicht 1S 2 μm
und die Dicke der Isolierschicht 1P 3 μm. Unter der Annahme, dass die
obigen Werte eingehalten werden, beträgt die Höhe (H + T2) 35 μm und die
Höhe (H
+ T1) 40 μm,
so dass der Abstand CL 5 μm
beträgt.
-
Ein Verfahren zur Herstellung des
Halbleitersubstrats 1 wie in 3 dargestellt
ist im Wesentlichen identisch mit dem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung
eines Halbleitersubstrats mit der Ausnahme, dass die Fotolithographie
mittels einer speziellen Maske durchgeführt wird, die keine Schablone für die äußersten
und innersten vorstehenden Teile OMPP und IMPP enthält. Dafür sind weder
eine zusätzliche
Herstellungsvorrichtung noch ein zusätzlicher Herstellungsschritt
erforderlich.
-
Somit wird jedes der äußersten
und innersten Segmente OMSG und IMSG als Blindsegment eingesetzt.
Daher ist, sogar wenn eine von der Außenfläche eines äußersten Segments OMSG oder von
der Innenfläche
eines innersten Segments IMSG gebildete Stufenhöhe verhältnismäßig niedrig ist, eine Verringerung
der Durchbruchspannung oder ein Kurzschluss zwischen einer der Katodenelektroden 1K-AL
und der Gate-Elektrode
1G-AL nicht möglich. Dadurch
kann ein infolge eines Zwischenraums in der Stufenhöhe auftretender
Kriechstrom verhindert werden, wodurch problemlos ausgezeichnete
elektrische Betriebskennwerte erzielt werden. Mit anderen Worten,
das Halbleitersubstrat
1 mit dem oben beschriebenen Aufbau
kann als ein Produkt eingesetzt werden, das zu einer drastischen
Verbesserung des Produktionsertrags beiträgt. Alternativ können die oben
beschriebenen Konstruktionsmerkmale der ersten bevorzugten Ausführungsform
auch bei einem GTO-Thyristor des Peripherie-Gate-Typs (ein Bauelement
mit einem beispielsweise in
18 der
JP 3191653 gezeigten Aufbau)
oder bei einem GCT-Thyristor (ein Bauelement mit einem beispielsweise
in
4 der
JP 3191653 gezeigten Aufbau) zur Anwendung
kommen.
-
Weiterhin kann als andere Möglichkeit
zu dem in 1, 2 und 3 gezeigten Aufbau ein Aufbau erzeugt
werden, bei dem nur jedes äußerste Segment
OMSG oder nur jedes innerste Segment IMSG als Blindsegment in der
oben beschriebenen Weise ausgebildet wird. Beispielsweise ist in
einem Center-Gate-GTO-Thyristor in einem zentralen Bereich einer
oberen Oberfläche
eines Halbleitersubstrats eine Gate-Elektroden-Ausziehstruktur herzustellen, die
mit der äußeren Gate-Elektrode 8 in
Kontakt ist. In einem derartigen Aufbau wirkt sich ein Kriechstrom schwerwiegender
aus, wenn er in der Nähe
eines innersten Segments IMSG auftritt. Daher wird vorgeschlagen,
nur jedes innerste Segment IMSG als Blindsegment zu gestalten. In
diesem Fall kann auf vorteilhafte und zuverlässige Weise eine Verringerung
der Durchbruchspannung oder das Auftreten eines Kurzschlusses in
der Nähe
eines innersten Segments IMSG verhindert werden. Andererseits ist
in einem Peripherie-Gate-GTO-Thyristor oder GCT-Thyristor in einem peripheren Bereich
einer oberen Oberfläche
eines Halbleitersubstrats eine Gate-Elektroden-Ausziehstruktur herzustellen,
die mit der äußeren Gate-Elektrode 8 in
Kontakt ist. In einem derartigen Aufbau wirkt sich ein Kriechstrom
schwerwiegender aus, wenn er in der Nähe eines äußersten Segments OMSG auftritt.
Daher wird vorgeschlagen, nur jedes äußerste Segment OMSG als Blindsegment
zu gestalten. In diesem Fall kann auf vorteilhafte und zuverlässige Weise
eine Verringerung der Durchbruchspannung oder das Auftreten eines
Kurzschlusses in der Nähe
eines äußersten
Segments OMSG verhindert werden.
-
Im Nachfolgenden werden Modifikationen der
ersten bevorzugten Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die dazugehörigen
Zeichnungen beschrieben. Gemäß diesen Änderungen
wird kurz die Form der äußersten
und innersten vorstehenden Teile OMPP und IMPP, bei denen die Katodenelektrode 1K-AL
nicht ausgebildet wird, im Unterschied zur Form der anderen vorstehenden
Teile PP dargestellt, bei denen die Katodenelektroden 1K-AL entsprechend
ausgebildet werden.
-
Erste Modifikation
-
Gemäß dem in 4 gezeigten Aufbauschema der Katodenelektroden
ist eine Fläche
jedes der äußersten
und innersten vorstehenden Teile OMPP und IMPP in den Blindsegmenten
kleiner als die Fläche
jedes der anderen vorstehenden Teile PP.
-
Auf diese Weise kann die Fläche der
anderen Funktionssegmente (Nicht-Blindsegmente oder aktive Segmente)
vergrößert und
somit die Kontaktfläche
zwischen den Katodenelektroden 1K-AL und der unteren Oberfläche 2BS
der Katodenentlastungsplatte 2 auf ein Höchstmaß vergrößert werden.
-
Als andere Möglichkeit kann die Fläche nur der äußersten
vorstehenden Teile OMPP oder nur der innersten vorstehenden Teile
IMPP kleiner als die Fläche
der anderen vorstehenden Teile PP gehalten werden.
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Zweite Modifikation
-
Gemäß dem in 5 gezeigten Katodenelektroden-Aufbauschema
gehen die jeweiligen Formen der äußersten
vorstehenden Teile OMPP in den Blindsegmenten ineinander über und
bilden einen einzigen Ring. Die jeweiligen Formen der innersten vorstehenden
Teile IMPP in den Blindsegmenten gehen ebenfalls ineinander über und
bilden einen weiteren einzigen Ring.
-
Durch Verwendung eines einzigen ringförmigen vorstehenden
Teils, der aus ineinander übergehenden
und über
den ganzen Umfang eines Halbleitersubstrats angeordneten vorstehenden
Teilen gebildet wird, können
möglicherweise
bei der Fotolithografie entstandene fotografische Fehler (winzige
Löcher
oder eine unterschiedliche Dicke des Resists) vermieden werden.
Ferner können
ein einziger aus den äußersten vorstehenden
Teilen OMPP gebildeter ringförmiger
vorstehender Teil und ein einziger aus den innersten vorstehenden
Teilen IMPP gebildeter ringförmiger
vorstehender Teil als Schutzwand gegen das Eindringen von Fremdkörpern mit
einer Größe von nicht
weniger als dem Abstand CL in die Katodenelektroden 1K-AL und die
Formen der Gate-Elektroden 1G-AL dienen. Auf diese Weise kann insgesamt
verhindert werden, dass die Kennwerte zwischen den Katodenelektroden
1K-AL und der Gate-Elektrode 1G-AL durch das Eindringen von Fremdkörpern nachteilig
verändert
werden (beispielsweise durch Kurzschluss).
-
Alternativ können nur die äußersten
vorstehenden Teile OMPP oder nur die innersten vorstehenden Teile
IMPP zu einem einzigen durchgehenden Ring ausgebildet werden.
-
Als weitere Alternative können zumindest
die äußersten
vorstehenden Teile OMPP oder zumindest die innersten vorstehenden
Teile IMPP zu einer Vielzahl vorstehender Teile ausgebildet werden,
die so in regelmäßigen Abständen angeordnet
sind, dass sie einen einzigen unterbrochenen Ring bilden, obwohl durch
eine derartige Anordnung die oben beschriebenen Vorteile vermindert
werden können.
-
Zweite bevorzugte
Ausführungsform
-
Gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform
werden die in der ersten bevorzugten Ausführungsform erzielten Auswirkungen
durch Veränderung
der Struktur eines der im Halbleiterbauelement verwendeten internen
Bauteile erreicht. Dabei wird ein Halbleitersubstrat herkömmlichen
Aufbaus (in dem die Katodenelektrode 1K-AL auf einer oberen Oberfläche jedes äußersten
und innersten vorstehenden Teils OMPP und IMPP ausgebildet wird)
verwendet, so dass jedes äußerste und
innerste Segment als Blindsegment wirkt. Ein solches internes Bauteil,
dessen Struktur verändert
werden soll, ist in der zweiten bevorzugten Ausführungsform nur eine Katodenentlastungsplatte.
Die zweite bevorzugte Ausführungsform
kann gegenüber
der dritten bevorzugten Ausführungsform,
die später
im Detail beschrieben wird, dadurch vorteilhafter sein, da als einziges
Bauteil nur die Katodenentlastungsplatte verändert wird. (Kurz gesagt sind
bei der dritten bevorzugten Ausführungsform
das Stützrohr 9,
die Feder 6, die Glimmerscheibe 7 und die äußere Gate-Elektrode 8,
die herkömmliche
Ab messungen besitzen, durch Bauteile mit besonderen, von den herkömmlichen
Abmessungen abweichenden Maßen
zu ersetzen.) Insbesondere wird gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform
eine Aussparung in einer unteren Ecke einer äußeren peripheren Fläche und/oder
einer inneren in Umfangsrichtung verlaufenden Fläche einer Katodenentlastungsplatte
(mit einem Außen-
bzw. einem Innendurchmesser gleich denen einer herkömmlichen
Katodenentlastungsplatte) geschaffen, so dass die Katodenelektrode
1K-AL auf der oberen Oberfläche
jedes äußersten
vorstehenden Teils OMPP und/oder auf der oberen Oberfläche jedes
innersten vorstehenden Teils IMPP bei Druckkontakt nicht in mechanischen
und elektrischen Kontakt mit einer unteren Oberfläche der
Katodenentlastungsplatte kommt. Im Folgenden wird ein derartiger
Aufbau einer Katodenentlastungsplatte mit den wesentlichen Merkmalen
der zweiten bevorzugten Ausführungsform
unter Querverweis auf die beiliegenden Zeichnungen im Detail beschrieben.
-
6 ist
ein Längsschnitt
des Aufbaus eines Druckkontakt-Halbleiterbauelements gemäß der zweiten
bevorzugten Ausführungsform.
In 6 wird ähnlich wie
in 1 ein Center-Gate-GTO-Thyristor als
nicht einschränkendes
Beispiel für
das Druckkontakt-Halbleiterbauelement gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform
gezeigt. Es wird darauf hingewiesen, dass jedes in 6 dargestellte Bauteil, das einem der
in 1 dargestellten Bauteile
entspricht, mit demselben Bezugszeichen versehen ist. Einzelheiten
eines derartigen Bauteils sind im entsprechenden Abschnitt der Beschreibung
der ersten bevorzugten Ausführungsform
enthalten.
-
Wie in 6 dargestellt,
wird die aus einer Aluminiumschicht bestehende Katodenelektrode 1K-AL
auf der oberen Oberfläche
jedes der vorstehenden Teile PP in allen entsprechenden Segmenten SG
im Halbleitersubstrat 1A gebildet. Im Gegensatz dazu wird
eine stufenförmige
Aussparung 2AOST in einer Ecke (erste Ecke) an einer Stelle geschaffen, an
der eine äußere periphere
Fläche
2AOS einer ringförmigen
Katodenentlastungsplatte 2A und eine untere Oberfläche 2ABS
aneinander stoßen.
Als Folge der Aussparung wird in der Katodenentlastungsplatte 2A die äußere Stufe
2AOST erzeugt. Außerdem
sind Form und Abmessungen der äußeren (ersten)
Stufe 2AOST so ausgelegt, dass die äußere Stufe 2AOST nicht in mechanischen
und elektrischen Kontakt mit der Katodenelektrode 1K-AL auf der
oberen Oberfläche
jedes äußersten
vor stehenden Teils OMPP kommt, ganz gleich, ob Druckkontakt erfolgt oder
nicht. Sie ist beispielsweise so bemessen, dass eine Schnittlinie
einer Seitenfläche
der äußeren Stufe 2AOST
und der unteren Oberfläche
2ABS zwischen der Katodenelektrode 1K-AL auf der oberen Oberfläche jedes äußersten
vorstehenden Teils OMPP und der Katodenelektrode 1K-AL auf einer
oberen Oberfläche
jedes jeweils neben dem äußersten
vorstehenden Teil OMPP befindlichen vorstehenden Teils PP verläuft. (Als
andere Möglichkeit
kann sie so ausgelegt werden, dass die obige Schnittlinie unmittelbar über der
Katodenelektrode 1K-AL auf der oberen Oberfläche jedes jeweils neben dem äußersten
vorstehenden Teil OMPP befindlichen vorstehenden Teils PP verläuft.) Demgemäß besteht
ein (erster) konstanter Abstand zwischen jeder jeweils auf dem äußersten
vorstehenden Teil OMPP gebildeten Katodenelektrode 1K-AL und der
unmittelbar darüber
befindlichen äußeren Stufe
2AOST. Auf der Katodenentlastungsplatte 2A befindet sich
in einer Ecke (zweiten Ecke) an der Berührungsstelle der unteren Oberfläche 2ABS
und einer inneren peripheren Fläche
2AIS der Katodenentlastungsplatte eine weitere Aussparung 2AIST.
Als Folge dieser Aussparung wird in der Katodenentlastungsplatte 2A eine
innere Stufe 2AIST erzeugt. Form und Abmessungen der inneren (zweiten)
Stufe 2AIST sind so ausgelegt, dass die innere Stufe 2AIST nicht
in mechanischen und elektrischen Kontakt mit der Katodenelektrode
1K-AL auf der oberen Oberfläche
jedes innersten vorstehenden Teils IMPP kommt, ganz gleich, ob Druckkontakt
erfolgt oder nicht. Sie ist beispielsweise so bemessen, dass eine
Schnittlinie einer Seitenfläche
der inneren Stufe 2AIST und der unteren Oberfläche 2ABS zwischen der Katodenelektrode
1K-AL auf der oberen Oberfläche
jedes innersten vorstehenden Teils IMPP und der Katodenelektrode
1K-AL auf der oberen Oberfläche
jedes jeweils neben dem innersten vorstehenden Teil IMPP befindlichen
vorstehenden Teils PP verläuft.
(Als andere Möglichkeit
kann sie so ausgelegt werden, dass die obige Schnittlinie unmittelbar über der
Katodenelektrode 1K-AL auf der oberen Oberfläche jedes jeweils neben dem
innersten vorstehenden Teil IMPP befindlichen vorstehenden Teils
PP verläuft.)
Demgemäß besteht
ein (zweiter) konstanter Abstand zwischen jeder jeweils auf den
innersten vorstehenden Teilen IMPP gebildeten Katodenelektrode 1K-AL
und der unmittelbar darüber befindlichen
inneren Stufe 2AIST.
-
Bei der Katodenentlastungsplatte 2A mit
den äußeren und
inneren (ersten und zweiten) Stufen 2AOST und 2AIST ist es möglich, bei
Druckkontakt zu verhindern, dass die jeweiligen Katodenelektroden
1K-AL auf den äußersten
vorstehenden Teilen OMPP und den innersten vorstehenden Teilen IMPP in
mechanischen und elektrischen Kontakt mit der unteren Oberfläche 2ABS
der Katodenentlastungsplatte 2A kommen. Sogar wenn eine
von einem äußersten
Segment OMSG oder einem innersten Segment IMSG gebildete Stufenhöhe kleiner
ist als eine während
der Herstellung des Halbleitersubstrats 1A von irgendeinem
anderen Segment SG gebildete Stufenhöhe, kann daher das Halbleitersubstrat 1A als
Produkt verwendet werden, und es können die jeweiligen Katodenelektroden
1K-AL auf den äußersten
vorstehenden Teilen OMPP und den innersten vorstehenden Teilen IMPP
nicht in Kontakt mit der Katodenentlastungsplatte 2A kommen,
während
die Katodenelektroden 1K-AL auf allen vorstehenden Teilen PP einschließlich der äußersten
und innersten vorstehenden Teile OMPP und IMPP gebildet werden.
Im Halbleitersubstrat 1A wirkt jedes äußerste und jedes innerste Segment
OMSG und IMSG nur als Blindsegment, obwohl auf jedem Segment (OMSG,
IMSG) die Katodenelektrode 1K-AL ausgebildet ist. Daher bietet das
in 6 dargestellte Druckkontakt-Halbleiterbauelement
im Betrieb die gleichen Wirkungen wie das Bauelement der ersten bevorzugten
Ausführungsform.
Insbesondere kann die Katodenentlastungsplatte 2A gemäß der zweiten bevorzugten
Ausführungsform
nur durch eine einfache Veränderung
der herkömmlichen
Katodenentlastungsplatte in der Weise gebildet werden, dass auf
ihr die äußeren und
inneren (ersten und zweiten) Stufen 2AOST und 2AIST ohne Veränderung
des Außen- und
des Innendurchmessers angebracht werden. Daher ist die zweite bevorzugte
Ausführungsform
in der Weise von Vorteil, dass die herkömmlichen Bauteile für die anderen
verwendet werden können.
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Als Alternative für den in 6 gezeigten Aufbau kann nur in einer
der jeweils von der äußeren peripheren
Fläche
2AOS und der inneren peripheren Fläche 2AIS der Katodenentlastungsplatte 2A gebildeten
unteren Ecken eine Aussparung zur Erzeugung der Stufe vorgesehen
werden.
-
Weiterhin können die oben beschriebenen Konstruktionsmerkmale
gemäß der zweiten
bevorzugten Ausführungsform
für einen
Peripherie-Gate-GTO-Thyristor (ein Bauele ment mit beispielsweise
dem in
18 der
JP 3191653 dargestellten Aufbau) oder
einen GCT-Thyristor (ein Bauelement mit beispielsweise dem in
4 der
JP 3191653 dargestellten Aufbau) zur
Anwendung kommen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Katodenentlastungsplatte
in jedem der in
4 und
18 der
JP
3191653 dargestellten Bauelemente normalerweise eine zylindrische
Form besitzt, so dass keine Innenfläche vorhanden sein kann. Daher
ist für die
Anwendung in dem in
4 oder
18 der
JP 3191653 dargestellten
Bauelement die Stufe nur in einer von einer unteren Oberfläche und
einer peripheren Fläche
der Katodenmetallplatte gebildeten Ecke vorzusehen.
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Dritte Modifikation
-
7 zeigt
ein Druckkontakt-Halbleiterbauelement gemäß einer Modifikation der zweiten
bevorzugten Ausführungsform.
Wie in 7 dargestellt,
ist die Katodenentlastungsplatte 2A zur unteren Oberfläche 2ABS
hin verjüngt
ausgebildet, so dass die sich verjüngenden Abschnitte 2OMT und
2IMT in der Ecke zwischen der unteren Oberfläche 2ABS und der äußeren peripheren
Fläche
2AOS bzw. in der Ecke zwischen der unteren Oberfläche 2ABS
und der inneren peripheren Fläche
2AIS vorgesehen sind. Ein Winkel, mit dem sich die Katodenentlastungsplatte 2A bis
zur unteren Oberfläche
2ABS bei jedem der sich verjüngenden
Abschnitte 2OMT und 2JMT hin verjüngt, ist so ausgelegt, dass
die Katodenentlastungsplatte 2A sowohl mit der Katodenelektrode 1K-AL auf einer oberen
Oberfläche
jedes äußersten vorstehenden
Teils OMPP als auch mit der Katodenelektrode 1K-AL auf einer oberen
Oberfläche
jedes innersten vorstehenden Teils IMPP nicht in Kontakt kommen
kann, ungeachtet, ob ein Druckkontakt erfolgt oder nicht.
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Ähnlich
dem Aufbau gemäß der zweiten
bevorzugten Ausführungsform
wirkt im Aufbau gemäß dieser
Modifikation jedes der äußersten
und der innersten Segmente nur als Blindsegment, obwohl auf jedem
Segment die Katodenelektrode 1K-AL ausgebildet ist. Daher kann das
in 7 gezeigte Druckkontakt-Halbleiterbauelement
die gleichen Wirkungen wie die Konstruktionen gemäß der ersten
und zweiten bevorzugten Ausführungsform
erbringen.
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Alternativ kann die Katodenentlastungsplatte 2A so
ausgelegt werden, dass die Stufe gemäß 6 in einer der jeweils von der äußeren peripheren
Fläche
2AOS und der inneren peripheren Fläche 2AIS der Katodenentlastungsplatte 2A gebildeten Ecken
und der sich verjüngende
Teil gemäß 7 in der anderen Ecke vorgesehen
ist.
-
Außerdem kann die Aussparung
in einer der von der unteren Oberfläche 2BS und der äußeren peripheren
Fläche
2AOS oder der inneren peripheren Fläche 2AIS gebildeten Ecken eine
andere Form aufweisen, wenn durch diese Aussparung verhindert wird,
dass die Katodenentlastungsplatte 2A in Kontakt mit der
auf den äußersten
und innersten vorstehenden Teilen OMPP und IMPP gebildeten Katodenelektrode
1K-AL kommt.
-
Dritte bevorzugte
Ausführungsform
-
Bei der dritten bevorzugten Ausführungsform kommt
ein Halbleitersubstrat mit herkömmlichem Aufbau
(bei dem die Katodenelektrode 1K-AL auf einer oberen Oberfläche jedes
der äußersten
und innersten vorstehenden Teile OMPP und IMPP gebildet wird) zur
Anwendung. Es sind jedoch Veränderungen
an der jeweiligen Struktur einiger der im Halbleiterbauelement verwendeten
inneren Bauteile vorgenommen, so dass jedes der äußersten und der innersten Segmente
OMSG und IMSG als Blindsegment wirken kann, wobei die gleichen Wirkungen
wie die der ersten bevorzugten Ausführungsform erreicht werden.
Genauer gesagt unterscheidet sich die dritte bevorzugte Ausführungsform
von der zweiten bevorzugten Ausführungsform
dadurch, dass statt durch eine Aussparung in einer Katodenentlastungsplatte vorzusehen,
ein Außendurchmesser
und/oder ein Innendurchmesser einer Katodenentlastungsplatte im Vergleich
zu einer herkömmlichen
Struktur unterschiedlich ausgebildet sind, wodurch verhindert wird, dass
die auf einer oberen Oberfläche
jedes äußersten
und/oder innersten vorstehenden Teils OMPP und/oder IMPP ausgebildete
Katodenelektrode 1K-AL in elektrischen und mechanischen Kontakt
mit einer unteren Oberfläche
der Katodenentlastungsplatte kommt. Nachfolgend wird im Detail ein
derartiger Aufbau einer Katodenentlastungsplatte mit wesentlichen
Merkmalen der dritten bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme
auf die zugehörigen
Zeichnungen beschrieben.
-
8 zeigt
einen Längsschnitt
eines Aufbaus eines Druckkontakt-Halbleiterbauelements gemäß der dritten
bevorzugten Ausführungsform.
In 8 ist ähnlich wie
in 1 ein Center-Gate-GTO-Thyristor
als nicht einschränkendes Beispiel
für das
Druckkontakt-Halbleiterbauelement gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform dargestellt.
Es wird darauf hingewiesen, dass jedes in 8 dargestellte Bauteil, das einem der
in 1 dargestellten Bauteile
entspricht, mit derselben Bezugsnummer versehen ist. Einzelheiten
eines derartigen Bauteils sind im entsprechenden Abschnitt der Beschreibung
der ersten bevorzugten Ausführungsform
enthalten.
-
Wie in 8 gezeigt,
wird die aus einer Aluminiumschicht bestehende Katodenelektrode
1K-AL auf der oberen Oberfläche
jedes der vorstehenden Teile PP in allen entsprechenden Segmenten
SG im Halbleitersubstrat 1B gebildet. Ferner wird der Außendurchmesser
2BOD der ringförmigen
Katodenentlastungsplatte 2B gegenüber dem einer herkömmlichen
Katodenentlastungsplatte oder der Katodenentlastungsplatte 2 in
der ersten bevorzugten Ausführungsform
verkleinert, d.h. der Außendurchmesser
2BOD ist so bemessen, dass eine äußere periphere
Fläche
2BOS (mit kreisförmigem
Querschnitt) der Platte 2B mit der Katodenelektrode 1K-AL
auf jedem der äußersten
vorstehenden Teile OMPP zumindest bei Druckkontakt nicht in mechanischen
Kontakt kommen kann und sich eine Unterkante der äußeren peripheren
Fläche
2BOS zwischen der Katodenelektrode 1K-AL auf jedem äußersten
vorstehenden Teil OMPP und der Katodenelektrode 1K-AL auf jedem der
jeweils neben den äußersten
vorstehenden Teilen OMPP angeordneten vorstehenden Teile PP befindet
(oder sich eine Unterkante der äußeren peripheren
Fläche
2BOS über
der Katodenelektrode 1K-AL auf jedem der jeweils neben den äußersten vorstehenden
Teilen OMPP angeordneten vorstehenden Teile PP befindet). Mit anderen
Worten, jeder Teil der äußeren peripheren
Fläche
2BOS befindet sich innerhalb der Katodenelektrode 1K-AL auf jedem äußersten
vorstehenden Teil OMPP. Andererseits besitzt die Katodenentlastungsplatte 2B einen gegenüber dem
einer herkömmlichen
Katodenentlastungsplatte oder der Katodenentlastungsplatte 2 in
der ersten bevorzugten Ausführungsform
größeren Innendurchmesser
2BID. Der Innendurchmesser 2BID ist nämlich so bemessen, dass die
innere periphere Fläche
2BIS mit der Katodenelektrode 1K-AL auf jedem innersten vorstehenden
Teil IMPP zumindest bei Druckkontakt nicht in mechanischen Kontakt kommen
kann und sich eine Unterkante der inneren peripheren Fläche 2BIS
zwischen der Kato denelektrode 1K-AL auf jedem innersten vorstehenden
Teil IMPP und der Katodenelektrode 1K-AL auf jedem der jeweils neben
den innersten vorstehenden Teilen IMPP angeordneten vorstehenden
Teilen PP befindet (oder sich eine Unterkante der inneren peripheren Fläche 2BIS über der
Katodenelektrode 1K-AL auf jedem der jeweils neben den innersten
vorstehenden Teilen IMPP angeordneten vorstehenden Teilen PP befindet).
Mit anderen Worten, jeder Teil der inneren peripheren Fläche 2BIS
befindet sich außerhalb
der Katodenelektrode 1K-AL auf jedem innersten vorstehenden Teil
IMPP. Aufgrund der Verwendung der Katodenentlastungsplatte 2B mit
dem zur herkömmlichen
Katodenentlastungsplatte unterschiedlichen Außendurchmesser 2BOD und Innendurchmesser 2BID
sind die in der Größe von entsprechenden
herkömmlichen
Bauteilen abweichenden Bauteile 6B, 7B, 8B und 9B (siehe 8) zur Befestigung der äußeren Gate-Elektrode 8B am
Halbleitersubstrat 1B eingebaut, um sicherzustellen, dass
die äußere Gate-Elektrode 8B und
eine Gate-Elektroden-Ausziehstruktur (nicht dargestellt) auf dem
Halbleitersubstrat 1B miteinander in mechanischem Kontakt
stehen (die Bauteile 6B, 7B, 8B und 9B sind
größer als die
entsprechenden herkömmlichen
Bauteile).
-
Im obigen Aufbau können die
Katodenelektrode 1K-AL auf jedem äußersten vorstehenden Teil OMPP
und die Katodenelektrode 1K-AL auf jedem innersten vorstehenden
Teil IMPP bei Druckkontakt nicht in mechanischen und elektrischen
Kontakt mit einer unteren Oberfläche
2BBS der Katodenentlastungsplatte 2B kommen. Sogar wenn
eine von einem äußersten
Segment OMSG oder einem innersten Segment IMSG gebildete Stufenhöhe kleiner
ist als eine von irgendeinem anderen Segment SG bei der Herstellung
des Halbleitersubstrats 1B gebildete Stufenhöhe, kann
daher das Halbleitersubstrat 1B als Produkt verwendet werden,
und es können
alle Katodenelektroden 1K-AL auf den äußersten und innersten vorstehenden
Teilen OMPP und IMPP nicht in Kontakt mit der Katodenentlastungsplatte 2B kommen,
während
die Katodenelektroden 1K-AL auf allen vorstehenden Teilen PP einschließlich der äußersten
und der innersten vorstehenden Teile OMPP und IMPP ausgebildet ist.
Im Halbleitersubstrat 1B wirkt jedes äußerste und innerste Segment
OMSG und IMSG nur als Blindsegment, obwohl auf jedem Segment die
Katodenelektrode 1K-AL ausgebildet ist. Daher erzeugt das in 8 dargestellte Druckkontakt-Halbleiterbauelement
im Betrieb dieselben Wirkungen wie das Bauelement der ersten bevorzugten
Ausführungsform.
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Als Alternative für den in 8 gezeigten Aufbau kann entweder nur über den
Außendurchmesser
2BOD oder nur über
den Innendurchmesser 2BID die relative Lage zwischen der äußeren peripheren
Fläche
2BOS oder der inneren peripheren Fläche 2BIS und den Katodenelektroden
1K-AL in der oben beschriebenen Weise festgelegt werden.
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Weiterhin können die oben beschriebenen Konstruktionsmerkmale
gemäß der dritten
bevorzugten Ausführungsform
für einen
Peripherie-Gate-GTO-Thyristor (ein Bauelement mit beispielsweise
dem in
18 der
JP 3191653 gezeigten Aufbau) oder
einen GCT-Thyristor (ein Bauelement mit beispielsweise dem in
4 der
JP 3191653 gezeigten Aufbau) zur Anwendung
kommen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Katodenentlastungsplatte
in jedem der in
4 und
18 der
JP
3191653 dargestellten Bauelemente im Allgemeinen eine zylindrische
Form besitzt, so dass kein Innendurchmesser vorhanden sein kann.
Daher ist für
die Anwendung in dem in
4 oder
18 der
JP 3191653 dargestellten
Bauelement nur der Außendurchmesser
2BOD im Vergleich zu dem eines herkömmlichen Aufbaus in der oben
beschriebenen Weise kleiner zu bemessen.
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Varianten
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In der obigen Beschreibung wird von
der Annahme ausgegangen, dass das Halbleitersubstrat 1 (oder 1A, 1B)
eine pnpn-Struktur aufweist. Die vorliegende Erfindung beschränkt sich
jedoch nicht auf diese Beschreibung. Für das Halbleitersubstrat kann eine
npnp-Struktur verwendet werden, wobei die Anodenelektrode als „erste
Hauptelektrode" und
die Katodenelektrode als „zweite
Hauptelektrode" wirken.
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Ein Druckkontakt-Halbleiterbauelement
kann auch durch eine Kombination der Merkmale der ersten bevorzugten
Ausführungsform
mit denen der zweiten oder dritten bevorzugten Ausführungsform oder
durch Kombination der Merkmale der zweiten bevorzugten Ausführungsform
mit denen der dritten bevorzugten Ausführungsform hergestellt werden.
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Weiterhin kann die ringförmige Katodenentlastungsplatte 2A oder 2B gemäß der zweiten
oder dritten bevorzugten Ausführungsform
für einen
Peripherie-Gate-GTO-Thyristor
oder einen GCT-Thyristor zur Anwendung kommen.
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Obwohl die Erfindung im Detail dargestellt und
beschrieben worden ist, dient die obige Beschreibung in jeder Hinsicht
nur zur Veranschaulichung und ist nicht einschränkend. Sie ist daher so zu
verstehen, dass zahlreiche Modifikationen und Varianten möglich sind,
ohne dass vom Schutzbereich der Erfindung abgewichen wird.