DE1464622A1 - Halbleiterbauelement - Google Patents

Halbleiterbauelement

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DE1464622A1
DE1464622A1 DE19621464622 DE1464622A DE1464622A1 DE 1464622 A1 DE1464622 A1 DE 1464622A1 DE 19621464622 DE19621464622 DE 19621464622 DE 1464622 A DE1464622 A DE 1464622A DE 1464622 A1 DE1464622 A1 DE 1464622A1
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rectifier
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silicon
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DE19621464622
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Knott Ralph David
Clark William Thomas
Eric Wadham
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General Electric Co PLC
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Description

HAMS RUSCHKS 12. AUfl, 1968
. HlINZ AGULAft
The General Electric Company Limited, London, S.W. 1.
Halbleiterbauelement
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement das aneinandergrenzend Schichten des n- und p-Leitfähigkeitstyps enthält, zwischen denen sich ein pn-übergang erstreckt, der im wesentlichen vollständig in einer Ebene parallel zur Hauptoberfläche des Siliziumplättchens liegt und in dem zum Erhöhen der Sperrdurchschlagspannung die Seitenfläche des Plättchens wenigstens im Bereich, in dem der Übergang an die Oberfläche tritt, abgeschrägt ist. Es ist bekannt, daß bei Halbleiter-Bauelementen normalerweise eine elektrostatische Gesamtladung auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers vorhanden ist. Bei Siliziumbauelementen wurde gefunden, daß die Polarität der Oberflächenladung normalerweise positiv ist.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß das Vorhandensein einer solchen Oberflächenladung eine schädliche Wirkung auf die Leistung eines Halbleiter-Bauelements der beschriebenen Art in Bezug auf die Sperrdurchschlfigsspannung des Überganges des Bauelementes haben
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kann. Die Oberflächenleimung kann die Wirkung haben, daß sie die Sperrdurchschlagsspannung des Überganges herabsetzt und/oder einen Durchbruch des Überganges an isolierten Bereichen an der Oberfläche des Plättchens aufgrund von Unregelmäßigkeiten in der Oberflächenladung verursacht. Dieser zuletzt genannte Effekt kann eine Instabilität der Sperrcharakteristik des Übergangs und selbst den irreversiblen Zusammenbruch der Sperrcharkteristik veranlassen, sobald ein Durchlruch des Überganges aufgrund hoher Stromdichten in den genannten Bereichen eingetreten ist. Dieser Effekt ist von besonderer Bedeutung bei Siliziumgleichrichtern, da,
Betrieb beim ein derartiger Gleichrichter im/Auftreten einer momentanen Stoßspannung an einem seiner pn-Übergänge einen Lawininendurchbruch erleidt, d.h. die Sperrdurchschlagsparnung dieses Überganges überschritten wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demzufolge ein Halbleiter-Bauelement der beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die oben beschriebenen schädliche Wirkung vermindert ist.
In der Veröffentlichung "Solid State Elektronies", VoI 1, 1960 Seiten 107 - 122 ist bereits ein Halbleiterbandelement beschrieben, das ein Siliziumplättchen umfaßt, dessen Seitenfläche im Bereich des pn-Übergangs zur Korrektur der elektrischen Feldverzerrung eine! Abschrägung aufweist. Die Abschrägung erstreckt sich nicht um den gesamten Umfang
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des Überganges.
Die Veröffentlichung "Journal of Electrochemical Society", Vol. 1, 1960 Seiten 107 - 122 beschreibt ebenfalls eine derartige Abschrägung, wobei jedoch nur allgemein auf einen flachen Winkel Bezug genommen ist.
Demgegenüber wird die oben geschilderte Aufgabe nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ...Kennz. des Az v. 22. März 66 ....
Durch diese Kombination wird gegenüber dem Stand der Technik eine wesentliche Verminderung der Gefahr eines Lawinendurchbruchs erzielt, was sich aus der folgenden Erläuterung ergibt.
Beim Betrieb eines Halbleiter-Bauelements aer bezeichneten Art, bei dem der pn-übergang in Sperrichtung unter Vorspannung gesetzt ist, ist in dem Ealbleiterplättchen eine sogenannte verarmte Schicht vorhanden, die sich tuf jeder boite des pn-t)berganges erstreckt, wobei die verarmte SK.cht den Bereich des Halbleiters kennzeichnet, der den an der übergang ar.stoiier.den Bereich des Halbleiters d&rstellt, in.dem beim Betrieb, keine beweglichen ladungsträger (löcher oder Elektronen) vorhanden sind. Da der Abschnitt der verengter Schicht auf der η-Seite ues überlanges von Elektronen frei ist, ist in diesem Abschnitt eine restliche statis he positive Raumlaüui g vorhanden, und ähnlich ist, de der Abschnitt der verarmter Schicht auf der p-Seite des Überganges von löchern frei ist, in die sein letzteren Abschnitt eire restliche statische negative HauxaladuriÄ vorhanden. Ein
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die Ausdehnung der verarmten Schicht auf jeder Seite des pn-Übergangs bestimmender Faktor ist, -er daß in dieser Schicht ein Ladun^sgleichgewicht zwischen der positiven statischen Ladung auf/der einen Seite des Überganges und der negativen statischen Ladung auf der anderen Seite des Überganges vorherden sein muß. Die Raumladungsdichte in jedem Abschnitt der veramten Schicht hängt von der kennzeichnenden Nettounreinheitskonzentration oder Gesamtunreinheitskonzentration in diesem Abschnitt ab, und je niedriger der Wert dieser Nettounreinheitskonzentration in dem Material auf der einen Seite des Überganges ist, desto weiter wiz^d sich die verarmte Sicht in das Material für eine gegebene, über den pn-übergei g angelegte Spannung erstrecken.
Es wurde gefunden, da1.; in einem Halbleiterbauelement gemäß der vorliegenden Zx-fincung die Sperrdurchschlagspannung des überlanges beträchtlich größer ist, alü bei den bektn.. : en Halbleiterbauelementen.
Die Er fine UT; g ^vird im fol&ex;en unter Bezugnahme ciuf die anliegerden Zeichnungen be sch riet en. In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 eii.e schematicebe Darstellung eines Teiles eines Siliziumplättchens -mit eiram einzigen pn-Überrar.g, der in der Sperrichturg urter Vorsp-.nnung gesetzt ist, wobei ale seitliche Oberfläche tee PicLtCi.er £ senk-
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recht zu der Ebene des pn-tfbergans verläuft;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Teiles eines Siliziumplättchens, dss dem in Fig. 1 dargestellten ähnlich ist, nur daß die seitliche Oberfläche des Plätt chens abgeschrägt ist;
Pig. 5 eine schematische Darstellung eines Teiles eines Siliziumplättchens, das den Siliziumkörper eines Siliziumgleichrichters bildet, der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 4- eine schematische Mittelschnittansieht einer bei der Herstellung eines gesteuerten Siliziumgleichrichters verwendeten Vorrichtung, wobei Bestandteile des Gleichrichters in die Vorrichtung eingelegt werden und
Fig. 5 eine Mittelschnittsansicht des fertiggestellten Gleichrichters.
Im folgenden werden die von der vorliegenden Erfindung erzielten Ergebnisse unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 der Zeichnung erklärt.
Bei einem Siliziumplätteben 1 tritt ein Durchschlag des pn-überganges 2 ein, wenn der maximale fert des elektrischen Feldes E in der Entleerungsschicht 3 einen bestimmten kritischen #ert erreicht, und die Durchschlagspannung des pn-Uberganges 2 ist abhängig von der Dicke der Entleerungsaüeht 5. Wenn sich demnach die Entleerungsschicht auf der η-Seite des Überganges beträchtlich weiter als auf
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der p-Seite erstreckt (wie es in Fig. 1 gezeigt ist), ist die Rückwärtsdurchschlagsspannung des Überganges 2 primär von der MindestdieWb des Teiles 4 der EntleerungsscMcht 3 auf der n-;~ eite des Überganges 2 abhängig. Je kleiner diese MindesidicMe ist, desto niedriger ist die Ruckwartsdurchschlagssp annung. Da auf der Oberfläche des Plättchens 1 eine positive Ladung vorhanden ist, wird die Oberflächenladung die positive Raumladung des Abschnittes 4 der EntIeerungsschicht 3> über einen Bereich nahe der seitlichen Oberfläche 5 vergrößern, da die seitliche Oberfläche 5 des Plättchens 1 senkrecht zur Ebene des pn-überganges 2 verläuft, und dadurch die Dicke des Abschnittes 4 an der Oberfläche 5 und infolgedessen die Rückwärtsdurchschlagsspannung des Überganges 2 herabsetzen.
Wie nun Fig. 2 der Zeichnungen zeigt, tritt der Durchbruch des pn-überganges in dem darin gezeigten Siliziumplättchen 6 wieder dann ein, wenn der maximale Wert des elektrischen Feldes E in der EntIeerungsschicht 8 einen bestimmten kritischen Wert erreicht, und wieder ist die Durchschlagsspannung des pn-Uberganges 7 von der Dicke der Entleerungsßchicht 8 abhängig. In diesem Fall ist die seitliche Oberfläche 9 des Plättchens 6 derart abgeschrägt, daß die setliche Oberfläche des Abschnittes 10 der Entleerungsschicht 8 auf der η-Seite des Überganges 7 einen eingeschlossenen Winkel zwischen 15° und 60° mit der Ebene des Überganges 7 bildet, so daß in dem Bereich dieses Teiles des Überganges 7, der an
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die seitliche Oberfläche des Abschnittes 10 anstößt, eine geringere Kenge positiver Raumladung auf der η-Seite des Überganges 7 vorhanden sein wird, demnach wird in diesem Fall die positive Oberflächenladung nur darach streben, die aufgrund des Abschrägens vorlorene positive Raumitdung auszugleichen, so daß die Dicke des Abschnittes 10 der EntleeruxiKS-schicht 8 an der Oberfläche 9 nicht aufgrund des Vorhandenseines der positiven Oberflächenladung verringert wird (oder sie wird zumindest nur um einen relativ kleinen Betrag vermindert). Man erhält deshalb eine verbesserte Rückwärtsdurchschlagsspannung für den übergcng 7 aufgrund des Abschrägens der Oberfläche 9 auf diese Weise. Da das elektrische Feld E in einem Bereich des Plättchens 6, der an die Oberfläche 9 anstößt, parallel zur Oberfläche 9 verläuft, i&t weiterhin dts elektrische Feld B in diesem Bereich über einem größeren Abstand verteilt, als das elektrische leid E in einem Bereich fern von der Oberfläche 9· Demnach dient dieser<fes Feld ausdehende Effekt dazu, den msisimalen Wert des elektrischen Feldes in der iKtleerungsschicht 8 zu verringern, und infolgedessen dient er ebenfclls dazu, eine Verbesserung hinsichtlich der Hückwärtsdurchschlagsspannung für den Übergang 7 zu erzielen« Derüber hinaus dient aas &o gestaltete Abschrägen der seitlichen Oberfläche 9 des Plättchen 6 dazu, dog Auftreten eines Durchbrucfces ces Überganges 7 »n örtlich festgelegten Bereichen an der Oberfläche 9 zu
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verhindern.
Es wurde insbesondere gefunden, daß bei einem Bauelement der bezeichneten Art eine beachtliche Verbesserung in der Leistung des Bauelements erzielt wird, indem das Abschrägen der seitlichen Oberfläche des Plättchens so ausgeführt wird, daß die seitliche Oberfläche der an den übergang anstoßenden η-Schicht einerj Winkel von nicht mehr als 60° mit der Ebene des Überganges bildet. Es wurde jedoch gefunden, daß wenn dieser Winkel kleiner als 15° gemacht wird, parktische Schwierigkeiten hinsichtlich der Herstellung des Bauelementes entstehen.
Eine Anordnung gemäß der Ürfindui..R wird jetzt als Beispiel unter -^e ζ umnähme auf die Figuren 3,4 ui.d 5 der an-
lieerei.den Zeichnungen beschrieben.
In diet.-ör Anordnung enthalt der Siliziuir.-Gleichrichter einen Siliziumkörper, in dem vier aufeinander folgende Schichter- von abwechselnäip- und n- eitfähigkeit aasgebildet, and eine A; ode nit der letzten p-ßchicht, eine Kathode mit der letzten η-Schicht, und eiri Steuertor mit eier dazwischenlie<?eiden p-Schicht verbunden tind.
Eei der herstellung des Gleichrichters ;vird ein Siliziumplättchen, cat den Siliziimköi'per des fertigen Gleichrichters bilaer soll, nsch einem Verfahren her estelit, das mit einer Scheibe aus η-Silizium von et. a C,4 iruu Dicke und mit einem 7iderstand z'.vis hen 25 ur.-α 4C Ch;u je Zentimeter bef?innt, wobei dei Hauptflächer der Sch ei: e senkrecht zur
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kristallographischeii 111-Richtung orientiert sind. Eine Schicht aus p-Silizium, die 0,07 mm dick ist und an die gesamte Oberfläche der Scheibe anstößt, wird in der Scheibe nach der herkömmlichen Festzustandsdiffusionstechnik hergestellt, bei der Gallium ale Akzeptorenunreinheit verwendet wird, wobei die Konzentration des Galliums an der nach außen stehenden Fläche der p-Schicht in der Größenordnung von
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4 χ 10 Atome je ecm liegt (was sehr viel größer ist als die Donatorenunreinheitskonzentration in dem η-Material) und von der Oberfläche dieser Schicht abnimmt. Das geforderte Siliziumplättchen wird dann durch Schneiden einer Scheibe von 14 mm Durchmesser aus der ersten Scheibe hergestellt, und die seitliche Kante der Scheibe wird danach abgeschrägt, wie es später beschrieben wird.
Wie Pig. 3 der Zeichnungen zeigt, besteht das Siliziumplättchen 11 aus einer mittleren n-Schicht 12 und zwei p-Schichten 13 und 14, die sich entsprechend von den Hauptflächen des Plättchens 11 erstrecken. Die beiden pn-Übergänge 15 und 16 sind eben und liegen parallel zu den / Hauptflächen des Plättchens 11. Der Siliziumkörper des fertiger; Gleichrichters enthält selbstverständlich einen dritter pn-Übergeng (in den Zeichnungen nicht gezeigt), der auf eine Weise gebileet wird, die später beschrieben wird. Die seitliche Oberfläche des Plättehaoß 11 wird durch zwei abgeschrägte Oberflächen 17 und 18 gebildet. Die Oberfläche 17 ist so abgeschrägt, daß der Teil der Oberfläche der
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n-Sehicht 12, der an den Übergang 15 anstößt, einen eingeschlossenen Winkel von 20° mit der Ebene des Übergangs 15 bildet, während die Oberfläche 18 so abgeschrägt ist, daß der Teil der Oberfläche der/L-Schicht 12, der ar den pn-übergang 16 anstößt, einen eingeschlossenen Winkel von 175° mit der Ebene des Überganges 16 bildet.
Die abgeschrägte Oberfläche 17 wird in einem Schleifprozess hergestellt, in dem ein Stahlblock (nicht gezeigt) verwendet wird, in dessen oberer Oberfläche eine Einsenkung in Form einer Kugelkalotte ausgebildet ist, deren Krümmungsradius et v/a 2 cm beträgt. Ein Schleifbrei, bestehend sus Karborundumpulver und Wasser, wird über die Oberfläche der Einsenkung verteilt. Die Siliziumscheibe, die das Plättchen bilden soll, wird in die Einsenkung gelegt, wobei der Umfang einer der iiauptflächen der Scheibe mit der Oberfläche der Einsenkung in Berührung steht; und die Scheibe wird dann rotiert, bis die gesamte seitliche Oberfläche der Scheibe abgeschrägt ist, wobei die abgeschrägte Oberfläche einen eingeschlossenen Winkel von 20° mit den Ebenen beider pn-Übergänge 15 und 16 bildet. Als nächstes wird die abgeschrägte Oberfläche 18 durch einen weiteren Schleifprozess hergestellt, bei dem ein weiterer Stahlblock (nicht gezeigt) verwendet wird, in dessen oberer Oberfläche eine Einsenkun& in Form einer Kugelkalotte mit einem Krümmungsradius von etwa 6,9 cm ausgebildet ist. Der oben genannte Schleifbrei wird wieder über die Oberfläche dieser Einsenkung verteilt. Die Silizium-
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scheibe wird in die Einsenkung eingelegt, wobei der Umfang ihrer kleineren hauptfläche mit der Oberfläche der Einsenkung in Berührung steht, und die Scheibe wird dann solange rotiert, bJB die gewünschte abgeschrägte Oberfläche 18 hergestellt i&t. Wie in Pig. 3 gezeigt wird, trifft die von dem zweiten Schleifpxeess hergestellte abgeschrägte Oberfläche 18 die abgeschrägte Oberfläche 17, die durch den ersten Schleifprozess hergestellt wurde, an der Oberfläche der n-Schicht 12.
Nach Beendigung des Aßschrägungsprozesses wird das Plättchen 11 25 Sekunden lang in einem Reagenz geätzt, das aus 132 ecm Salpetersäure, 100 ecm Hanrwasserstoffsäure und 50 ecm Eisessig besteht.
Wie nun !»besondere Fig. 4 der Zeichnungen zeigt, wird in der nächsten Stufe der Herstellung eines Gleichrichters auf Siliziumbasis eine Graphitvorrichtung verwendet, die aus einem Block 19* in dessen oberer Oberfläche eine sich vertikal erstreckende, kreisförmige zylindrische Aussparung 20 ausgebildet ist, und aus einem Vollkolben 21 besieht, ο er gleitend in die Aussparung 20 eingepaßt ist, Eine Scheibe 2.'c aus einem Keramikkörper auf Tonerdebasis ist in die Aussparung 20 ein',epaßt, wobei .ie eine Hauptfläche auf dem Boden der Aussparung 20 aufliegt. Das Plättchen 11 wird chemisch gesäubert und danach in die Aussparung 20 gelegt, wobei die p-Schicht 13 mit einer Scheibe 23 aus aer eutektischen Legierung von Aluminium und Silizium und die p-Schicht 14 mit einer Scheibe 24 aus Gold, das zwischen 0,8 und 1 Gewichtsprozent Antimon
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enthält, in Berührung liegen. Die Scheibe 23 hat einen Durchmesser von 12,7 m^ und/feine Dicke von 0,033 mii, während die Scheibe 24 einen Durchmei ser von 10 Bim und eine Dicke von 0,05 mu/fiat. Die Scheibe 24 ruht auf der oberer Oberfläche der keri'j. ifr-chen Fcheibe 22 ui.d ist in Bezug auf die Vorrichtung genau angeordnet, indem ein Teil der Scheibe 24 in eine flache kreisförmige Aussparung 25 eingepaßt ist, die 0,025 mm tief in der I'itte der oberen Oberfläche der Scheibe 22 ausgebildet ist. Die Scheibe 24 ist mit eineu^ex-üus; eechnittenen Abschnilt (nicht gezeigt) versehen, der an ihre Kante ε-nstoßend ausgebildet lsi, ur-d zwsr t.us Gründen, aie später angegeben werden. Die obere H? uptflache der Scheibe 23 ' ird init einer Wolfraiiiscbeite 26, oie gleitend, ii ciie Aussparung 20 eingepaßt und 0,75 πω- dick ist, ii Berührung ,eh· Ii ir. Die obere Hauptfläche der Wolfranischeibe ist mii eineiu Überzug 27 aus einer Gold-Kicker -legierung, die ;<us 82,5 Gewichtsprozent Gold und 17*5 Gewichtsprozent Nickel besteht, verseilen, um dts nachfolgende Anlöten einer elektrischen VerMncung an die Scheibe 26 zu ex^leichtern. Des Plättchen 11 un die Scheiben 23, 24 und 2fc sirc so ungeordnet, άεΐ:- Ihre Mittelpunkte alle auf der xieichen senkrechten Achse liegen. Der Graphitvollkolben 21 ruht auf aer überzogenen Oberfläche der vVolframscheibe 26, unc. ein Stshlgewicht 28 ruht v.ieaerum auf dem Vollkolben 21, wobei ein neon unten hervorstehender Abschnitt 29 des Stthlaewichts 28 in eine dazu pas*.ende Aussparung 30, die in der oberen Oberfläche des Graphitkoltens 21 ausgebildet
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ißt, eingepaßt ißt.
Die Zusammenstellung wird einem Wärmekreislauf unterworfen, der ein Erwäre-men der Zusammensteilung in einer inerten Atmosphäre auf eine Temperatur von 73O°G einschließt und danach ein Abkühlen der Zusammenstellung erlaubt. Während dieses Erwärmiingskreislauf es legiert sich die Aluminium-Silizium-Scheibe 23 mit einem Teil der p-Schicht 13 des Plättchens 11, und die so geformte Aluminium-Silizium-Legierung dient dazu, das Plättchen 11 an die WcLframscheibe 26 anzulöten, wodurch ein ohmischer Kontakt niedrigen Widerstandes für. die p-Schicht 13 gebildet wird. Während des Erwärmungskreislaufes legiert sich außerdem die Gold-Antimon-Scheibe 24 mit einem Teil der p-Schicht 14 des Plättchens 11, und während der Abkühlstufe des Erwärmungskreislaufes ist eine Schicht aus η-Silizium anstoßend an den unlegierten Teil der p-Schicht 14 angeordnet und bildet dadurch den dritten pn-übergang des Silizium-Gleichrichters.
Das zusammengesetzte, das Plättchen 11 enthaltende Gebilde wird aus der Vorrichtung herausgenommen und anschließend einem chemischen Beinigungsprozess unterworfen, gewaschen uria getrocknet.
Wie nun insbesondere Fig. 5 der Zeichnungen zeigt, ist ein Aluminiumdraht 31 von 0,38 mm Durchmesser mit Hilfe einer Ultraschallschweißtechnik an der p-Schicht 14 befestigt, und der Draht 31 bildet dadurch einen ohmschen Kontakt niedriger.' Widerstandes für die Schicht 14. Das an der Schicht 14
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befestigte Ende des Drahtes 3^ ist in dem herausgeschnittenen Abschnitt der Scheibe 24 angeordnet. Eine elektrische Verbindung für aie neugebildete η-Schicht des Plättchens 11 wird in Form einer biegsamen Kupferzuführung 32 vorgesehen, deren Ende entsprechend mit zwei Kupferendrin^en 33 versehen sind, wobei einer der Endrin.a-e 33 an eine Molybän-Scheibe 34- angelötet ist, die wiederum an die Scheibe 24 angelötet ist.
Das gesamte, das Plättchen 11 einschlieiiende Bauteil wird danach in eine hermetisch abgedichtete Umhüllung 35 eingebaut, die mit trockenem Stickstoff gefüllt ist, wobei die Umhüllung 35 aus einem keramischen Rohr 36 besteht, dessen Enden entsprechend mit einer Stahlendkappe 37 und einem kreisförmigen zylindrischen Kupferteil 38 abgedichtet sii.d. Das von dem Rohr J>t entfernt liegende Ende des zylindrischen Teiles 38 ist mit einem nach auben hervorstehenden, um den Umfang herum liegenden Flansch 39 versehen, der an den Umfang einer Kupferscheibe 40 kalt angeschweißt ist. Ein Kupferrohr mit einer Mittelabtrennung 42 ist durch die Stahlendkappe 37 abgedichtet und der von dem Plättchen 11 entfernt liegende Endring 33 der Kupferzuführung 32 fest innerhalb des einen Endes des Rohres 41 befestigt. Eine Metallöse 43 ist ebenfalls durch die Grundplatte der Endkappe 37 abgedichtet und ein kleines keramisches Rohr 44 durch die öse 43 abgedichtet. Der Aluminiumdraht 31 verläuft durch das keramische Rohr 44, wobei der durch das Rohr 44 hindurchgehende Teil des Drahtes 31 innerhalb einer Stahlhülse 45 abgedichtet ist, die wiederum innerhalb des Rohres 44 abgedichtet ist. Der Überzug 27 der
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WoIframscheibe 26 ist an die innere Hauptfläche der Kupferscheibe 40 und ein Kupferzapfen 46 an die äußere Hauptfläche der Scheibe 40 angelötet.
Selbstverständlich stellen in dem oben beschriebenen Siliziumgleichrichter der Kupferzapfen 46 eine elektrische Verbindung zu der Anode des Gleichrichters, das Rohr 41 und die Kupferzuleitung 32 eine e3äctrische Verbindung zu der Kathode des Gleichrichters und der Draht 31 eine elektrische Verbindung zu dem Stromtor des Gleichrichters dar.
Bei einem wie oben beschriebenen hergestellten Gleichrichter ist eine positive elektrostatische Ladung automatisch auf der Oberfläche des Siliziumplättchens 11 vorhanden.
Es wurde gefunden, daß die Rückwärtsdurchschlagsspannung des oben beschriebenen Gleichrichters beträchtlich größer ist als die eines ahnliehen Gleichrichters, bei dem zumindest der Teil der .seitlichen Oberfläche des Plättchens in dem Bereich des dem Übergang 15 entsprechenden Überganges senkrecht zu den Hauptflächen des Plättchens verläuft, wobei die Rückwärtsdurchschlagspannung in dem ersten Fall bei etwa 1200 Volt und die Rückwärtsdurchschlagspannung in dem letzteren Fall nur bei etwa 600 Volt liept. Weiterhin könnte der erste Gleichrichter sicher bei hohen Lawinenströmen
(avalanche currents) in der Rückwärtsrichtung vonzwischen 10 und 100 mA betrieben werden, wo egen ein irreversibler Zusammenbruch der Rückwärtscharakteristik des Gleichrichters erfolgte, wer-r der letztere Gleichrichter bei solchen hohen
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Lawinenströmen betrieben wurde.
Selbstverständlich dient bei dem oben beschriebenen Gleichrichter die abgeschrägte Oberfläche 13 dazu, eine Verbesserung hinsichtlich der Vorwärtsdurchschlagsspannung des Gleichrichters in Abwesenheit eines an dfcs Stromtor des Gleichrichters angelegten Zündstromes zu bringen. Das Abschrägen der seitlichen Oberfläche eines Halbleiterplättchens in einer durch die abgeschrägte Oberfläche 18 veranschaulichten Art bildet den Gegenstand der britischen Patentanmeldung 25 245/61.
Selbstverständlich beeinflußt der dritte pn-tJbergang des oben beschriebenen Gleichrichters (d.h. der zwischen der letztangeordneien η-Schicht und dem unlegierten ieil der p-Schicht 14 gebildete pn-uberg\· /:g) nicht die gesamte Eückwärtsdurchschlagsspannung des Gleichrichters, d& die Rückw rtsdurchschlagsspsrnuny des dritten pn-überganges viel geringer ist ajs die des i/bergar.ges 15·
In einer tnderei. Anordnung kann die ei-forderliche abgeschrägte Oberfläche des Siliziumplättchens eines Beuelementt semäfc aex· vcrlic -.-nden Ex^finour-r doi.-ct Ätzen anstelle von Schleifen erzeugt v/ux-den.
In einer -.veiteren Αηο,-dnun. rxj&äh oer Erfindung; kam. bei einem H&lbleiLer—!-.aueieiner < oer bezuichi.e· ei. xix-t, das zwei im wesentlicher.· ebene pL-Vber- Ur--;e ε.-f-.veist, r.ie parallel zueinti oer sind, eir.e Abec^rü λ.ϊ g ir. cie ds.ür Kinne ti cei;
BAD 809807/029 1
Teil der seitlichen Oberfläche des Plättchens, an dem einer der pn-übergänge auf diese Oberfläche trifft, ausgeführt werden, während eine Abschrägung im entgegengesetzten Sinn an dem Teil der seitlichen Oberfläche, an dem der andere pn-übergang auf diese Oberfläche trifft, ausgebildet werden kann.
- Patentansprüche
BA0 ORIGINAL
809807/029

Claims (2)

PotentanwSlto .„ XkAn9. HAr-S RUSCH« "A» - . . DlpUnq l·· Z AGULAR 'LHUÖ> r. ζ-' ■ * Sh. 2 Patentanmeldung G 35 403 VIIIc/21g, 11/02 The General Electric Company Limited Unser Zeichen: G 94-3/Pf Neuer Patentanspruch 1
1. Halbleiterbauelement mit einem Siliziumplättchen, -das aneinandergrenzend Schichten des n- undp-Leitfähigkeitstyps enthält, zwischen denen t;ich ein pn-übergang erstreckt, der im wesentlichen vollständig in einer Ebece parallel zur Hauptoberfläche des Siliziumplättchens liegt und in dem zum Erhöhen der Sperrdurchschlagspannung die Seitenfläche des Plättchens wenigstens im Bereich, in dem der "Übergang an die Oberfläche tritt, abgeschrägt ist, dadurch gekennzeichnet, ■ daß zum Erreichen einer maximalen Sperrdurchschlagspannung die Nettoaktivierungskonzentration in der η-Schicht geringer ist als in der p-Schicht und die Abschrägung so ausgebildet ist, daß um den gesamten Umfang des Siliziumplättchens die Oberfläche der η-Schicht einen Winkel zwischen 15° und 60°, vorzugsweise nicht weniger als 20°, mit der Ebene des Übergangs bildet.
809807/0291
>ieue Unterlagen (Art 7 J l Ab«.
2 Nr. l Satz 3 des Änderung««* v. 4.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1979000814A1 (en) * 1978-03-23 1979-10-18 Bbc Brown Boveri & Cie Semiconductor device comprising two semiconductor elements

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1052661A (de) * 1963-01-30 1900-01-01
US3575644A (en) * 1963-01-30 1971-04-20 Gen Electric Semiconductor device with double positive bevel
CH427042A (de) * 1963-09-25 1966-12-31 Licentia Gmbh Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper aus drei oder mehr Zonen abwechselnd entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps
US3262234A (en) * 1963-10-04 1966-07-26 Int Rectifier Corp Method of forming a semiconductor rim by sandblasting
US3320496A (en) * 1963-11-26 1967-05-16 Int Rectifier Corp High voltage semiconductor device
US3363151A (en) * 1964-07-09 1968-01-09 Transitron Electronic Corp Means for forming planar junctions and devices
US3413527A (en) * 1964-10-02 1968-11-26 Gen Electric Conductive electrode for reducing the electric field in the region of the junction of a junction semiconductor device
US3413532A (en) * 1965-02-08 1968-11-26 Westinghouse Electric Corp Compression bonded semiconductor device
DE1514474C3 (de) * 1965-06-05 1981-04-30 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Halbleiterbauelement
CH426020A (de) * 1965-09-08 1966-12-15 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren zur Herstellung des Halbleiterelementes eines stossspannungsfesten Halbleiterventils, sowie ein mit Hilfe dieses Verfahrens hergestelltes Halbleiterelement
CH437538A (de) * 1965-12-22 1967-06-15 Bbc Brown Boveri & Cie Steuerbares Halbleiterelement
GB1145392A (en) * 1967-03-08 1969-03-12 Ass Elect Ind Improvements in semi-conductor rectifiers
FR2061563A1 (de) * 1969-07-08 1971-06-25 Comp Generale Electricite
US3688163A (en) * 1970-08-04 1972-08-29 Gen Motors Corp Cold welded semiconductor package having integral cold welding oil
JPS5062385A (de) * 1973-10-02 1975-05-28
US4168992A (en) * 1978-12-07 1979-09-25 General Electric Company Process for thermal gradient zone melting utilizing a beveled wafer and a beveled guard ring
US4170490A (en) * 1978-12-07 1979-10-09 General Electric Company Process for thermal gradient zone melting utilizing a beveled wafer edge
US4170496A (en) * 1978-12-07 1979-10-09 General Electric Company Beveled wafer for thermal gradient zone melting utilizing a beveled wafer edge

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA509126A (en) * 1949-05-28 1955-01-11 Western Electric Company, Incorporated Semiconductor translating devices
NL218192A (de) * 1956-06-18
NL113266C (de) * 1957-01-18
US2929859A (en) * 1957-03-12 1960-03-22 Rca Corp Semiconductor devices
US2879190A (en) * 1957-03-22 1959-03-24 Bell Telephone Labor Inc Fabrication of silicon devices
US3001895A (en) * 1957-06-06 1961-09-26 Ibm Semiconductor devices and method of making same
US3007090A (en) * 1957-09-04 1961-10-31 Ibm Back resistance control for junction semiconductor devices
NL240714A (de) * 1958-07-02
NL243218A (de) * 1958-12-24
US3091706A (en) * 1960-05-16 1963-05-28 Raytheon Co Semiconductor devices with improved carrier injection to allow increased frequency response

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1979000814A1 (en) * 1978-03-23 1979-10-18 Bbc Brown Boveri & Cie Semiconductor device comprising two semiconductor elements

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Publication number Publication date
NL280641A (de)
GB968105A (en) 1964-08-26
US3179860A (en) 1965-04-20

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