DE1904797C3 - Semiconductor element with high reverse voltage - Google Patents
Semiconductor element with high reverse voltageInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit hoher Sperrspannung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a semiconductor component with a high reverse voltage according to the preamble of Claim 1.
Ein Halbleiterbauelement der vorgenannten Art, bei dem der p-n-Obergang an den angeschrägten Seitenflächen an die Halbleiteroberfläche tritt, und bei dem die Seitenflächen vollständig mit einer ausgehärteten Silikonharzschicht versehen sind, ist aus »Westinghouse Engineer« Band 27, No. 5, September 1967, Seite 152 bis 156, insbesondere Fig. 1 auf S. 153, bekannt. Um dieses Halbleiterbauelement gegen äußere Einflüsse zu schützen, ist es in einem hermetisch schließenden, einen Isolierring aus keramischem Material aufweisenden Gehäuse eingebaut.A semiconductor component of the aforementioned type, in which the p-n junction is on the beveled side surfaces occurs on the semiconductor surface, and in which the side surfaces are completely cured with a Silicone resin layer is provided from "Westinghouse Engineer" Volume 27, No. 5, September 1967, pages 152-12 156, in particular FIG. 1 on p. 153, is known. To protect this semiconductor component against external influences, it is in a hermetically sealed, insulating ring made of ceramic material Housing built in.
Ein weiteres Halbleiterbauelement der vorgenannten Art, bei dem der p-n-Übergang an den teilweise angeschrägten Seitenflächen an die Halbleiteroberfläche tritt, und bei dem die Seitenflächen vollständig mit einem Polyfluorkohlenwasserstoff, etwa Polytetrafluoräthylen enthaltendem Isoliermaterial bedeckt sind, so daß stirnseitig lediglich der Elektrodenanschluß freibleibt, ist aus der FR-PS 12 76 525, insbesondere Fig. 8 und 9 mit zugehörigen Erläuterungen auf S. 2, linke Spalte, letzter Absatz und rechte Spalte, erster Absatz bekannt.Another semiconductor component of the aforementioned type, in which the p-n junction to the partially inclined side surfaces occurs on the semiconductor surface, and in which the side surfaces completely with a polyfluorocarbon, such as polytetrafluoroethylene-containing insulating material are covered so FR-PS 12 76 525, in particular FIG. 8, shows that only the electrode connection remains free at the end and 9 with related explanations on p. 2, left column, last paragraph and right column, first paragraph known.
Durch solche Abschrägungen bzw. durch deren Abdeckung mit einer Isoliermasse gelingt es bei diesen Halbleiterbauelementen bei Anlegen einer Spannung in Sperrichtung die maximale Oberflächenfeldstärke so weit herabzusetzen, daß ein Lawinendurchbruch im allgemeinen nicht am Rand des Halbleiteraktivteils, sondern durch Oberschreiten einer kritischen Feldstärke innerhalb der Raumladungszone eingeleitet wird. Bei Halbleiterbauelementen mit sehr hoher Lawinendurchbruchsspannung von z. B. 5000 Volt wurde nun beobachtet, daß bei einem Betrieb im Sereich des Lawinendurchbruch-Knicks der Halbieiterkennünie und einem Strom von ca. 10—29 mA in vielen Fällen nach wenigen Minuten über die Isoliermasse, welche die Abschrägung der Halbleiterscheibe abdeckt, Überschläge auftreten,By means of such bevels or by covering them with an insulating compound, this is possible Semiconductor components when a voltage is applied in the reverse direction, the maximum surface field strength so greatly reduce that an avalanche breakdown generally does not occur at the edge of the semiconductor active part, but by exceeding a critical field strength is initiated within the space charge zone. For semiconductor components with a very high avalanche breakdown voltage from Z. B. 5000 volts has now been observed that when operating in the range of the avalanche breakdown kink the semi-conductor characteristic and a current of about 10-29 mA in many cases after a few Minutes, flashovers occur over the insulating compound that covers the bevel of the semiconductor wafer,
ίο die zur Zerstörung des Halbleiterbauelementes führen können.ίο which lead to the destruction of the semiconductor component can.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterbauelement mit hoher Sperrspannung anzugeben, bei der solche unerwünschten Überschläge nicht auftreten.The invention is now based on the object of specifying a semiconductor component with a high reverse voltage, in which such undesired flashovers do not occur.
Diese Aufgabe wird durch das Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 1 gelöstThis object is achieved by the semiconductor component according to claim 1
Die Erfindung wird anhand eines Beispiels eingehend erläutert.The invention is explained in detail using an example.
Die Figur zeigt den Aktivteil einer Halbleiterdiode schematisch im Schnitt. Eine Siliziumscheibe 1 mit einem Durchmesser von 27 mm und einer Dicke von 800 μηι weist einen (in der Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellter) p-n-Übergang auf, der an der ringförmigen kegeligen Abschrägung 2 der Halbleiterscheibe 1 an die Scheibenoberfläche tritt. Diese kegelförmige Abschrägung 2 bildet die innere Flanke in der Randzone der anodenseit'gen Scheibenstirnfläche 3 angebrachten, ringförmigen Vertiefung, welche durch eine Isoliermasse 4 aus Silicongummi ausgefüllt ist. Wie üblich ist die Siliziumscheibe 1 anodenseitig durch Anlegieren einer Gold-Antimonfolie 5 kontaktiert, während sie kathodenseitig mittels einer Aluminiumfolie 6 mit einer 2 mm dicken Trägerplatte 7 aus Molybdän verlötet ist.The figure shows the active part of a semiconductor diode schematically in section. A silicon wafer 1 with a diameter of 27 mm and a thickness of 800 μm has a (in the figure for reasons of Clarity, not shown) p-n junction on the annular conical bevel 2 of the Semiconductor wafer 1 occurs on the wafer surface. This conical bevel 2 forms the inner one Flank in the edge zone of the anode-side disc face 3 attached, annular recess, which by an insulating compound 4 made of silicone rubber is filled out. As usual, the silicon wafer 1 is on the anode side by alloying a gold-antimony foil 5, while on the cathode side it is contacted by means of an aluminum foil 6 with a 2 mm thick carrier plate 7 is soldered from molybdenum.
Zur Erhöhung der Überschlagsspannung ist ein zylindrischer Isolierring 8 aus Polytetrafluorethylen mit einem Ende in dem Silicongummi verankert. Für diese Verankerung wird zunächst mit einer geeigneten Vorrichtung, z. B. einer Injektionsspritze, auf den Boden der ringförmigen Vertiefung eine relativ dünne Schicht des in dickflüssigem Zustand befindlichen Silicongummis aufgebracht. Auf diese Silicongummischicht wird dann der Isolierring 8 aufgesetzt und schließlich an der Innen- bzw. Außenkante des aufsitzenden Ringendes noch Silicongummi hinzugefügt, derart, daß der Isolierring 8 ca. 1 mm tief in das Silicongummi 4 hineinragt.To increase the flashover voltage, a cylindrical insulating ring 8 made of polytetrafluoroethylene is provided one end anchored in the silicone rubber. For this anchoring, a suitable Device, e.g. B. a syringe, a relatively thin layer on the bottom of the annular recess of the silicone gum, which is in the viscous state, is applied. On this silicone rubber layer is then the insulating ring 8 is placed and finally on the inner or outer edge of the seated ring end silicone rubber was added in such a way that the insulating ring 8 penetrates approx. 1 mm into the silicone rubber 4 protrudes.
Nach Aushärtung des Silicongummis wird der nun fertige Aktivteil wie üblich mit Anschlüssen und einem gasdichten, eine trockene Stickstoffatmosphäre enthaltenden Gehäuse versehen. Derartige Halbleiterdioden wurden im Bereich des Lawinendurchbruch-Knicks bei ca. 5000 Volt Sperrspannung, einem Strom von 10—2OmA und einer Temperatur von 15O0C längere Zeil betrieben, ohne daß am Rand des Halbleiterdiodenaktivteils ein Spannungsüberschlag erfolgte.After the silicone rubber has cured, the now finished active part is provided as usual with connections and a gas-tight housing containing a dry nitrogen atmosphere. Such semiconductor diodes were operated the avalanche kink at about 5000 volts reverse voltage, a current of 10-2OmA and a temperature of 15O 0 C longer Zeil in the area without the edge of the semiconductor diodes active part, a flashover occurred.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Variante ist der Isolierring 8 zur Verbesserung seiner Verankerung in dem Silicongummi 4 an seiner äußeren Zylindermantelflädtie mit feinen z. B. 0,2 mm tiefen Rillen versehen.According to another advantageous variant, the insulating ring 8 is to improve its anchoring in the silicone rubber 4 on its outer cylinder jacket with fine z. B. 0.2 mm deep grooves.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausführungsvariante besteht der Isolierring 8 aus keramischem Material.According to a further advantageous embodiment variant, the insulating ring 8 consists of ceramic material.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (4)
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