DE1808666A1 - Halbleiterelement - Google Patents

Halbleiterelement

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Description

MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA, Tokio / Japan
Halbleiterelement
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterelement, bestehend aus einem flachen Halbleiterplättchen mit zwei gegenüberliegenden Hauptflächen und.einem wenigstens an einer der Hauptflächen dee Plättchens befestigten Verstärkungselement.
Plättchen aus Halbleitermaterial - beispielsweise Silicium oder Germanium - sind im allgemeinen brüchig und werden deshalb während des Herstellungsprozesses einer innerhalb des Plättchens gelegenen M-Trennschicht oder beim Anlöten der Anschlußelektroden vielfach beschädigt, bzw. zerbrochen. Um Beschädigungen bzw. Zerbrechen der Plättchen zu vermeiden, war es bisher üblich, eine Versteifungsplatte aus einem geeigneten Material beispielsweise Molybdän, Wolfram oder Kovar - mit einem in etwa dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Halbleitermaterials entsprechenden Ausdehnungskoeffi-zienten zu verwenden und diese Verstärkungsplatte während der Herstellung einer bzw. mehrerer FN-Trennschichten oder kurz darauf auf einer der Hauptflächen des Halbleiterelementes unter Zwischenfügung einer Schicht aus einem geeigneten Lötmaterial zu befestigen.
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Aufgrund der Tatsache, daß in neuerer Zeit ein immer größerer Bedarf für Halbleiter mit erhöhter Strom- und Spannungskapazität auftritt, erhöhen sich die Abmessungen der Halbleiterelemente sowohl hinsichtlich ihres Durchmessers bzw. Radius und ihrer Dicke. Diese Zunahme des Radius von Halbleiterelementen bewirkt eine Zunahme des Radius der entsprechenden Verstärkungsplatte, da letztere mit der gesamten Hauptfläche des Halbleiterelementes verbunden werden muß, wobei zur Herstellung einer möglichst guten Verbindung eine relativ große Verbindungsfläche zwischen der Platte und dem Halbleiterelement vorgesehen sein sollte.
Das Halbleiterelement und die Verstärkungsplatte sind - wie bereits erwähnt - Wärmewirkungen ausgesetzt, da einerseits die Herstellung der Verbindung einen Wärmevorgang darstellt, andererseits während des Betriebes ein Stromfluß durch dieselben stattfindet und ebenfalls innerhalb des Halbleiters gebildete Wärme teilweise in Richtung der Verbindungsplatte abgeleitet wird. In dem Folgenden soll unter der Voraussetzung, daß das Halbleiterelement einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, die Ausdehnung in radialer Richtung untersucht werden. Bei einer Temperaturerhöhung dehnen sich bekanntlich das Halbleiterelement und die mit demselben verbundene Versteifungsscheibe in radialer Richtung aus, wodurch sich der gemeinsame Radius erhöht. So wie dies bereits erwähnt worden ist, weist das Material der Versteifungsplatte einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, der ungefähr dem des Halbleiterelementes entspricht. Es ist jedoch unvermeidlich, daß die beiden thermischen Ausdehnungskoeffizienten geringfügig unterschiedlich ' sind. Es sei somit beispielsweise angenommen, daß die Versteifungsplatte einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als das Halbleiterelement. Unter dieser Bedingung ist die Zunahme des Radius der Versteifungsplatte aufgrund thermischer Ausdehnung größer als die entsprechende Zu-
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nähme des Radius des Halbleiterelementes. Da die Versteifungsplatte mit der ganzen HauptObhe des Halbleiterelementes verbunden ist, treten an dem Halbleiterelement Kräfte auf, die die Tendenz haben, dasselbe konvex zu biegen, wobei die Grösse dieser Verbiegung proportional zum Quadrat des Radius des Halbleiterelementes ist. Demzufolge ergibt sich eine um so größere Verbiegung, je größer der Radius des Halbleiterelement es und damit der Versteifungsplatte ist. Dies führt zum Auftreten von hohen Belastungen innerhalb des Halbleiterelementes, wodurch die elektrischen Eigenschaften desselben merklich beeinflußt werden. In extremen Fällen können an dem Halbleiterelement - insbesondere entlang seiner äußeren Peripherie Risse und Sprünge auftreten.
Innerhalb des Halbleitermaterials auftretende Beanspruchungen erhöhen sich nicht nur proportional zur Differenz zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der beiden Materialien, sondern auch mit der Dicke des Halbleitermaterial. Bei HaIbleiterelementen, bei welchen demnach sowohl die Quererstrekkung als auch die Dicke erhöht sind, treten somit innerhalb des Halbleitermaterials nennenswerte Beanspruchungen auf, wobei - Insbesondere aufgrund von entlang der Peripherie auftretenden Scherkräfte - Sprünge in diesem Gebiet auftreten, wodurch die elektrischen Eigenschaften sich verschlechtern. In diesem Zusammenhalt konnte festgestellt werden, daß bei Halbleiterelementen mit einem größer als 30 mm betragenden Durchmesser und einer Dicke von mehr als 0,6 mm selbst eine sehr geringe Differenz zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten eine nennenswerte negative Wirkung auf die elektrischen Eigenschaften der PW-Trennschlcht zur Folge hat.
Demzufolge ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Halbleiterelement zu schaffen, das diesen ooen genannten 'lachteil nicht aufweist und das selbst bei sehr großem Durchmesser
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und/oder Dicke keine inneren Efeanspruchungen aufgrund von thermiseher Ausdehnung aufweist.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Verstärkungselement ringförmig ausgebildet ist und an der äußeren Peripherie eine Hauptfläche des Halbleiterplättchens befestigt ist, wobei der thermische Ausdehnungskoeffizient des Verstärkungselementes in etwa dem des Halbleiterplättchens entspricht,
Bei einem Halbleiterelement aus Silicium besteht das Verstärkungselement vorzugsweise aus einem der Materialien der Gruppe Silicium, Germanium, Molybdän, Wolfram, Kovar, Aluminiumoxyd und Zirkonium·
Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigen:
Fig. 1 eine seitliche Ansicht eines als Leistungsdiode verwendbaren Halbleiterelementes,
Fig. 2 eine seitliche Ansicht - teilweise im Schnitt - des in Fig. 1 gezeigten Halbleiterelementes, an welchem gemäß der vorliegenden Erfindung eine Versteifungselement befestigt ist,
Fig. 3 und 1I seitliche Schnittansichten ähnlich Fig. 2 zur Darstellung des in Fig. 2 dargestellten, verstärkten Halbleiterelementes in verschiedenen Herstellungsstufen,
Fig. 5 eine seitliche Ansicht - teilweise im Schnitt - einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 6 eine seitliche Ansicht eines als Thyristor verwendbaren Halbleiterelementes und
Fig. 7 eine seitliche Ansicht - teilweise im Schnitt - des in Fig. 6 dargestellten Halbleiterelementes, an welchem gemäß der vorliegenden Erfindung Versteifungselemente befestigt sind.
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In dem Folgenden soll auf Fig. 1 Bezug genommen werden, in welcher ein Halbleiterelement 10 dargestellt ist, welches aus einem Plättchen von einem geeigneten Halbleitermaterial mit einem N-Typ-Substrat 12 hoher Widerstandsfähigkeit, ferner einer auf einer Oberfläche - d. h. in dem vorliegenden Fall auf der unteren Fläche gemäß Fig. 1 - des Substrates 12 angeordneten Diffusionsschicht 14 unter Ausbildung einer dazwischenliegenden P-N Trennschicht 16 und schließlich einer]auf der anderen Seite - d. h. im vorliegenden Fall auf der oberen Oberfläche gemäß Fig. 1 - des Substrats 12 angeordneten Diffusionsschicht 18 unter Ausbildung einer N-N+ Trennschicht 20 besteht.
Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht das Plättchen aus einem scheibenförmigen N-Typ Silicium mit einem Durchmesser von ungefähr. 35 mm und einer Dicke von 0,6 mm. Die Herstellung erfolgt dabei wie folgt: Eine P-Typ Verunreinigung - beispielsweise Gallium - wird in die untere Oberfläche des Plättchens eindiffundiert, wodurch sich eine P-Typ Diffusionsschicht 14 ergibt. Eine N-Typ Verunreinigung beispielsweise Phosphor - wird dann in sehr starkem Maße in die obere Oberfläche des Plättchens mit einer Oberflächen-
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konzentration von 10 Atomen pro ecm oder mehr unter Bildung einer N+ Typ Diffusionsschicht 18 eindiffuniert. Die außenliegenden Oberflächen beider Diffusionsschichten 14 und 18 werden dann parallel zueinander geschliffen. Daraufhin wird ein geeignetes Material - beispielsweise Aluminium - auf die Oberfläche der N+ Typ Diffuaionsschicht 18 dampfbeschichtet, wodurch sich eine kreisförmige Metallschicht 22 mit einem Durchmesser von ungefähr 31 mm konzentrisch auf das kreisförmige Plättchen 10 ergibt. In gleicher Weise wird eine Aluminiumschicht 24 auf der gesamten Oberfläche der P-Typ Diffusionsschicht 14 aufgebracht. Die Aluminiumschichten 22 und 24 sollen dabei eine Dicke haben, die genügend groß ist,
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um ein Biegen des Elementes 10 aufgrund von Wärme zu verhindern. In diesem Zusammenhang konnte festgestellt werden, daß bei einem Element mit den oben angegebenen Ausmaßen die Aluminiumschichten vorzugsweise eine Dicke von 20 Mikron oder weniger aufweisen sollten, wobei die optimale Dicke zwischen 5 und 10 Mikron liegt.
Nach dem Aufbringen der Aluminiumschichten 22, 24 wird das Element 10 bis auf eine Temperatur zwischen 500 und 6000C vorzugsweise bis auf 577°C - erhitzt, wodurch das Aluminium der Schichten 22 und 24 in die danebenliegenden Diffusionsschichten gesintert wird und Ohm'sche Anschlüsse mit einem relativ niedrigen elektrischen Widerstand an den Diffusionsschichten gebildet werden. Dieses Sintern der Aluminiumschichten ist nur notwendig, wenn diese Schichten auch als Anschlußelektroden für das Element 10 verwendet werden sollen. Sollte dies nicht der Fall sein, so kann das Sintern des Aluminiums entfalen. Das somit erzeugte Halbleiterelement 10 ist als Halbleiterleistungsdiode geeignet, bei welcher die Kathoden- und Anodenelektroden durch die Aluminiumschichten 22 und 24 gebildet v/erden.
Um das Halbleiterelement 10 zu verstärken, wird ein Ring 30 hergestellt, der einen geringfügig größeren Außendurchmesser als der Durchmesser des Elementes 10 aufweist und der aus demselben Material wie das Element 10 - d. h. in dem vorliegenden Fall aus Silicium - besteht. Das Material für den Ring muß nicht monokristallin sein und kann eine geringere Reinheit als das Element 10 aufweisen. Die Herstellung des >. Rings kann somit unter Verwendung von Sandblas- oder Ultraschallverfahren erfolgen.
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Bei einem Halbleiterelement mit den oben angegebenen Maßen weist der Ring vorzugsweise die Form eines Toroides mit rechteckigem Querschnitt auf, dessen äußerer Durchmesser zwischen 35 und 37 und dessen innerer Durchmesser zwischen 31 und 32 mm liegt, und dessen Dicke zwischen 0,6 und 1 mm beträgt. Daraufhin werden beide Oberflächen des Ringes plan zueinander geschliffen und Aluminium mit einer Dicke von zwischen 5 und 10 Mikron auf die gesamte Oberfläche von einer der beiden parallelen Flächen aufgebracht. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 30 das dadurch hergestellte Verstärkungselement
mit der Aluminiumschicht 3>» die auf einer der Endflächen -
s-S
in diesem Fall auf die obere Schicht - aufgebracht ist.
Das Halbleiterelement 10 wird daraufhin auf dem Verä&rkungs- ring 30 angeordnet und zentriert, wobei die Aluminiumschicht 24 des Halbleiterelementes 10 auf der Aluminiumschicht 32 des Ringes 30 zu liegen kommt. Die aus dem Halbleiterelement 10 und dem Ring 30 bestehende Anordnung wird daraufhin innerhalb einer Vakuumkammer auf eine Temperatur zwischen 65O und 7000C gebracht, wodurch beide Aluminiumschichten zusammenschmelzen und das Element 10 fest mit dem Ring 30 verbunden wird. Fig. 2 stellt die Anordnung dar, nachdem der Halbleiter 10 fest mit dem Ring 30 verbunden worden ist. Der nur entlang der äußeren Peripherie des Halbleiterelementes 10 mit demselben verbundene Ring 30 dient - wie bereits erwähnt - als Verstärkung für das Halbleiterelement 10.
Die Peripherie des Halbleiterelementes 10, in welcher die Trennschichten 16 und 20 auslaufen, und die danebenliegenden Teilbereiche des Verstärkuncselementes 30 werden dann in eine quasi konische Form gebracht, wie dies durch das Bezugszeichen 26 in Fig. 3 angegeben ist, wobei bekannte Verfahren - beispielsweise Sandblasverfahren - verwendet werden können. Diese an sich bekannte Maßnahme dient dazu, die auf-
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tretenden elektrischen Feldstärken im Bereich der peripheren Oberfläche der P-N Trennschicht 1β zu verringern. Nach diesem Formungsvorgang wird mittels eines geeigneten Verfahrens - beispielsweise durch Aufsprühen - ein geeignetes Wachs - beispielsweise Apiezon-Wachs - auf der Oberfläche der Anordnung einschließlich der aluminiumbeschichteten Kathodenoberfläche 22, der nach außenstehenden Flächenstücke der aluminiumbeschichteten Anodenoberfläche 24 und der unteren 0 berfläche des Verstärkungsringes 30 aufgebracht. Die geformte Peripherie des Halbleiterelementes wird jedoch mit diesem Wachs nicht beschichtet. Auf diese Weise wird eine Säure widerständige Maske auf der Anordnung gebildet. Die beschichtete Anordnung wird dann mit einer geeigneten Ätzlösung - beispielsweise einer|aus 5 Teilen Salpetersäure, 3 Teilen Fluorsäure und 3 Teilen Eisessig bestehenden Ätzlösung geätzt, wodurch die durch das Sandblasen an der Peripherie des Halbleiterelementes hervorgerufenen Oberflächenschäden entfernt wrden. Danach wird das Element in entionisiertem Wasser gespült, dehydriert und in bekannter Weise getrocknet, wodurch die Oberflächen des Halbleiterelementes stabilisiert sind.
So wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, wird eine gewisse Menge von bei Raumtemperatur vulkanisierbarem Siliciumgumml 3Ί auf der geformten Peripherie 32 des Halbleiterelementes 10 und dem danebenliegenden Teil der Anordnung aufgebracht, anschließend zum Vulkanisieren gebracht und unter Ausbildung der gewünschten Form erhitzt und getrocknet. Sollte dies jedoch gewünscht sein, so kann das Aufbringen des Siliciumgummi 3^ entfallen.
Die fertiggestellte Anordnung kann dann in ein geeignetes Gehäuse eingesetzt und in demselben befestigt werden, wobei die Aluminium beschichteten Schichten 22 und 2k entsprechen-
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de Kontaktflächen kraftschlüssig berühren. Zu diesem Zweck kann innerhalb des Gehäuses an gegenüberliegenden Seiten ein geeigneter Druckmechanismus vorgesehen sein. Diese an sich bekannte Maßnahme ist in Pig. 4 nicht dargestellt.
Wenn das Halbleiterelement entlang seiner gesamten Oberfläche mit einem Verstärkungselement aus Molybdän oder Wolfram verbunden wird, so wie dies bisher bekannt war, dann bewirkt die während des Herstellungsprozesses oderjanschließend während des Betriebes sich ergebende Wärme eine Biegung desselben aufgrund einer Differenz der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen beiden Elementen, selbst wenn diese Differenz sehr gering ist. Dies führt zu dem Auftreten von Sprüngen entlang der äußeren Peripherie des Halbleiterelementesbzw, zu einer Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften desselben. Im Gegensatz dazu ist das Verstärkungselement 30 gemäß der vorliegenden Erfindung in der Form eines Ringes ausgebildet, welcher nur die äußere. Peripherie, nicht jedoch die mittleren Teile des Halbleiterelementes berührt. Diese Form von Verstärkungselement arbeitet somit mit dem eine geringe Differenz des thermischen Ausdehungskoeffi» zienten aufweisenden Halbleitermaterial besser zusammen, wodurch eine Verbiegung desselben aufgrund von thermischen Einflüssen verhindert wird.
Die konventionellen Verstärkungselemente aus Molybdän und Wolfram korrodieren ferner durch den Einfluß der Ätzlösung des zuvor beschriebenen Ätzverfahrensschrittes, wodurch kleine Teilchen gelöst werden können, die an der Oberfläche des Elementes zum Anhaften kommen und die Oberfläche desselben verschlechtern. Demgegenüber bewirkt eine während des ittzvorganges auftretende Korrosion des gemäß der Erfindung verwendeten Materials des Verstärkungselementes keine Verschmutzung der 0 berfläche des entsprechenden Halbleiterelementes, da
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beide Elementeaus dem gleichen i'Iaterial bestehen. Demzufolge -■■* sind durch Korrosion abgelöste Teilchen identisch mit dem Halbleitermaterial, so daß beim Haftenbleiben derartiger Teilehen an der Oberfläche des Halbleitermaterials keine nachteiligen Wirkungen auftreten. . ■
Es soll ferner hervorgehoben sein, daß das Verstärkungselement mit jenem äußeren Teilstück des Halbleiterelementes verbunden ist, welches am leichtesten beschädigt werden kann, so daß insbesondere während des Sandstrahlprozesses und der darauffolgenden Verfahrenssehritte - ein effektiver Schutz des Halbleiterelementes gegen Brechen und sonstige Beschädigungen gebildet ist.
Die Verwendung von gleichartigen Materialien für das Halbleiter- als auch für das Verstärkungselement ist schließlich vorteilhaft, da sehr große Halbleiterelemente ein stark 'zunehmendes Gewicht aufweisen, wobei die bisher durch die Verwendung von. metallischen, d. h. schweren Verstärkungselementen auftretenden gewichtsmäßigen Schwierigkeiten bei deren Handhabung mittels Pinzetten oder dgl. verringert werden.
Es konnte festgekeilt wenden, daß die Verstärkungsringe aus einem beliebigen geeigneten Material mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten ungefähr in der Größenordnung desjenigen des Halbleitermaterials hergestellt werden können und daß demnach nicht nur Materialien der gleichen Art zufriedenstellende Resultate liefern. Beispielsweise können bei Halbleiterelementen aus Silicium, Germanium, Molybdän, Wolfram, Kovar, Aluminiumoxyd, Zirkoniummischungen und Legierungen derselben usw. verwendet werden. Es soll jedoch bemerkt werden, daß zur Verhinderung einer während des Ätzvorganges sich ergebenden Verschmutzung des Halbleiterelementes durch das Material des Verstärkungsringes es in diesem Fall notwendig ist, das Ver-
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Stärkungselement vollkommen mit einem ätzwiderständigen Ilaterlal zu beschichten.
Fig. 5j in welcher gleiche Bezugszeichen den bereits in Fig. 1 bis 4 dargestellten Elementen entsprechen, stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, wobei jedoch das Halbleiterelement im wesentlichen mit dem bereits beschriebenen Halbleiterelement identisch ist. Das hinsichtlich seiner Form im wesentlichen dem in Fig. 2 gezeigten identische Verstärkungselement ist jedoch aus Molybdän gefertigt.
Das Herstellungsverfahren ist wie folgt: Das Halbleiterelement kann in der bereits beschriebenen Art und Weise erzeugt werden. Das aus Molybdän bestehende, ringförmige Verstärkungselement 30 hingegen wird zuerst auf einer seiner Stirnflächen mit einer Aluminiumschicht 32 beschichtet und dann in der gleichen Art wie in Fig. 1 innerhalb einer Vakuumatmosphäre bei 7000C mit dem Halbleiterplättchen verbunden. Daraufhin wird Aluminiumdampf auf den außenliegenden Flächen der N+ Typ und P-Typ Diffusionsschichten 18 und 14 aufgebracht, wodurch als Anode- und Kathodenelektroden dienende Aluminiumschichten 22 und 24 gebildet werden. Daraufhin werden das Sandstrahlverfahren und die darauffolgenden Verfahrensschritte in der bereits beschriebenen Art und Weise gemäß den Darstellungen dvon Fig. 2 bis 4 durchgefühlt, vrodurch ein Halbleiterelement' mit einem Paar von kreisförmigen Anschlußplatten 36 und 38 gebildet wird, welche in direkter Berührung mit den Anoden- und Kathodenschichten 22 und 24 stehen. Die Anschlußplatten 36, 38 können vorzugsweise aus einem metallischen Material - beispielsweise Molybdän - bestehen, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient den des Kalbleiternaterials entspricht. Die kreisförmigen Anschlußplatten 36, 38 haben vorzugsweise einen Durchmesser von 30 mm und eine Dicke von 1,5 bis 2 mm. Das Verstärkungselement 30 weist hingegen bei einer
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Dicke von 0,5 bis 1 mm einen Außendurchmesser von 37 nun und einen Innendurchmesser von 31 mm auf. Das Halbleiterelement wird schließlich innerhalb eines nicht gezeigten Gehäuses in der bereits beschriebenen Art und Weise befestigt.
Wenn das Halbleiterelement 10 und das ringförmige Versteifungs element 30 während des Herstellungsprozesses oder während des Betriebes thermischen Wirkungen ausgesetzt werden,erhöhen sich der Radius des Halbleiterelementes 10 und der Innen- und Außen-' radius des Verstärkungselementes 30. Es sei angenommen, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient des Verstärkungsmaterials 30 geringfügig größer als der des Halbleitermaterials 10 ist. Demzufolge ist die Ausdehnung im Bereich der Berührstelle des Verstärkungselementes 30 größer als die des Halbleiterelementes 10. Es tritt somit an der Trennstelle eine bestimmte Kraft auf, welche das Halbleiterelement 10 zu verbiegen sucht. Im mittleren Teil des Halbleitereiementes 10 tritt jedoch keine Kraft auf, da dieses Teilstück mit dem Verstärkungselement 30 nicht verbunden ist.
Demzufolge ermöglicht die Verwendung eines ringförmigen Verstärkungselementes 30j daß die das Halbleiterelement 10 ver-. biegende Kraft gegenüber entlang der ganzen Oberfläche des ' Halbleiterelementes 10 befestigten Verstärkungselementen verringert wird. Dies führt zu einer Verminderung der durch Verbiegen bewirkten Beanspruchungen des Halbleitermaterials. Demzufolge kann verhindert werden, daß an der äußeren Peripherie des Halbleiterelementes 10 Risse und Sprünge auftreten und demzufolge die elektrischen Eigenschaften sich verschlechtern.
Es konnte festgestellt werden, daß das beispielsweise in den Fig. 2 bis 4 und Fig. 5 dargestellte Verstärkungselement 30 ebenfalls zur Verstärkung von Halbleiterelementen verwendet
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werden kann, die aus Germanium bestehen. Auch in diesem Falle kann ©in Verschlechtern der elektrischen Eigenschaften verhindert werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit Halbleiterdioden beschrieben worden ist, soll doch verstanden sein, daß sie ebenfalls für verschiedenste Halbleiterelemente, beispielsweise Transistoren, Thyrristoren usw., und andere Dioden verwendet werden kann. In dem folgenden soll beispielsweise die Anwendung des Erfindungsgedankens in Verbindung mit einem in Fig. 6 dargestellten Thyristor beschrieben werden.
Der in der Fig. β dargestellte Thyristor 50 besteht aus einem kreisförmigen Plättohtn aus einem geeigneten Halbleitermaterial - beispielsweise Silicium - mit einem Substrat 52 mit eintr N-Typ Leitfähigkeit hohen Widerstandes und einem Paar von beiderseits angeordneten P-Typ Diffusionsschichten 5 ^ und 56, wodurch Trennschicht en 58 und SQ entstehen. Ferner ist ©ine N-Typ Diffusionssohicht 62 der P-Typ Diffusionsschicht 56 überlagert, wodurch eine P-N Kathodentrennschicht gebildet wird. Ein zentrales Mittelstück der N-Typ Schicht 56 ragt ,Jedoch big an die obere Außenfläche des Plattchens. Das Plättchen bildet somit eine N-P-N-P Struktur, die mittels wohlbekannter Diffusionsverfahren hergestellt werden kann. Während das N-Typ Substrat 52 und die P-Typ Diffusionsschicht 56 die Basis bilden, entsprechen die P- und N-Typ Diffusionsschichten 56 und 62 den Emittern. Die P-N Trennschichten.58 und 60 dienen als Begrenzer zum Blockieren der Rückwärts- und Vorwärtsströme.
Das Verstärkungselement 80 ist aus einem geeigneten Material gebildet, dessen termischer Ausdehnungskoeffizient ctem Material des Tranaistorelementes 50 - in diesem Fall Silicium -
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entspricht. Gemäß dem vorliegenden AusKihrungs bei spiel weist der aus Aluminiumoxyd oder Zirkonium bestehende Torroid einen rechteckigen Querschnitt auf, dessen Außendurchmesser geringfügig grüßer als der des Elementes 50 ist. Ein weiteres Verstärkungsei eraent 80 wird in gleicher V/eise hergestellt.
Anschließend werden beide Verstärkungselemente auf beiden Oberflächen des Thyristorelementes 50 angeordnet und zentriert, wobei eine ringförmige Folie aus Aluminium oderGold dazwischengelegt wird. Die somit sich ergebende Anordnung wird dann in geeigneter V/eise erwärmt, wodurch die verschiedenen Elemente miteinander verbunden werden. Die Verstärkungselemente 80 versteifen somit das mittlere Hauptteil des Thyristorelementes
Anschließend wird die freiliegende Fläche der P-Typ Diffusionsschicht 5^ sowie die freiliegende Fläche der ringförmigen P-Typ Diffusionsschicht 62 und ein zentrales Ilittelstück der nach außen ragenden H^-Typ Diffusionsschicht 56 mit Aluminiumdarnpf beschichtet und zwischen 500 und 6000C gesintert, wodurch an den Diffusionsschichten 5^3 62 und 56 Ohm'sche Kontakte 68, 70 und 72 als Anoden, Kathoden und Toranschluß gebildet werden, Ähnlich wie bei dem im Zusammenhang mit Fig, I bis Ü bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine geeignete, säurewiderständige Maske auf die gesamte Oberfläche der miteinander verbundenen Elemente 50 und 80 mit Ausnahme der peripheren Oberfläche des Elementes 50 aufgebracht, worauf die Peripherie des Elementes 50 mit einer geeigneten Ätzlösung ähnlich der bereits beschriebenen Darstellung in Fig. aus dem bereits erwähnten Grunde gebildet wird. Daraufhin wird die Anordnung in der bereits beschriebenen Art und Weise weiterverarbeitet, wodurch sich ein fertiges Halbleiterelement ergibt.
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Es soll verstanden sein, daß die Verstärkungselemente 80 falls dies gewünscht sein sollte - aus demselben Material wie dem des Thyristorelementes 50 gefertigt werden können. Wenn beispielsweise das Halbleiterelement 50 aus halbleitendem Silicium besteht, dann können die beiden .Verstärkungselemente 80 aus einem eine geringe Reinheit aufweisenden Silicium gefertigt werden. In diesem Fall besteht somit ebenfalls keine Gefahr, daß aufgrund einer durch eine besondere Ätzlösung bewirkten Korrosion des Verstärkungselementes die Oberfläche des Thoristorelementes verunreinigt wird.
Während die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit Silicium beschrieben worden 1st., so soll doch verstanden sein, daß ebenfalls andere Halbleitermaterialien, beispielsweise Germanium und Verbindungen der Elemente der Gruppen III bis V - beispielsweise Gallium und Arsenid - verwendet werden können. Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls bei Halbleiterelementen verwendet werden, die eine beliebige Raumform aufweisen.
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Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE
1. Halbleiterelement, bestehend aus einem flachen Halbleiterplättchen mit zwei gegenüberliegenden Hauptflächen und einem wenigstens an einer der Hauptflächen des Plättchens befestigten Verstärkungselement, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (30, 80) ringförmig ausgebildet ist und an der äußeren Peripherie einer Hauptfläche des Halbleiterplättchens (10, 50) befestigt ist, wobei der thermische Ausdehnungskoeffizient des Verstärk-ungselementes (30, 80) in etwa dem des Halbleiterplättchens (10 50) entspricht.
2. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterplättchen (10 50) aus halbleitendem Silicium und das Verstärkungselement (30, 80) wahlweise aus Silicium, Germanium, Molybdän, Y/olfram, Kovar, Aluminiumoxyd oder Zirkonium besteht.
3. Halbleiterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß je ein ringförmiges Verstärkungselement (80) an der äußeren Peripherie der beiden gegenüberliegenden Hauptflächen des Halbleiterplättchens (50) befestigt ist.
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