DE19611954A1

DE19611954A1 - Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps

Info

Publication number: DE19611954A1
Application number: DE19611954A
Authority: DE
Inventors: Nobuhisa Nakashima; Yuzuru Konishi; Tokumitsu Sakamoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-06-20
Filing date: 1996-03-26
Publication date: 1997-01-02
Anticipated expiration: 2016-03-27
Also published as: JPH098069A; DE19611954C2; JP3259599B2; US5633536A; GB9601091D0; GB2302613A; GB2302613B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine legierungsfreie Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps, welche für Lei stungszwecke oder dergleichen verwendet wird, und insbeson dere betrifft sie die Form eines Isolators, welcher auf dem Außenumfangsteil eines Halbleitersubstrats vorgesehen ist.

Fig. 10 zeigt eine Schnittansicht, die eine herkömm liche legierungsfreie Halbleitervorrichtung des Druckkon takttyps zeigt, welche zum Beispiel in der Japanischen Pa tentoffenlegungsschrift Nr. 1-215028 (1989) beschrieben ist. Es wird Bezug auf diese Figur genommen. Das Bezugszei chen 1 bezeichnet einen Kathodenkupferblock, das Bezugszei chen 2 bezeichnet einen Anodenkupferblock, das Bezugszei chen 3 bezeichnet ein Gehäuse, das aus einem Isolator, wie zum Beispiel Keramik, besteht, das Bezugszeichen 4 bezeich net eine Anodenwärme-Kompensationseinrichtung, das Bezugs zeichen 5 bezeichnet eine Kathodenwärme-Kompensationsein richtung, das Bezugszeichen 6 bezeichnet ein Halbleiter substrat, das Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Isolator, der aus Silikongummi oder dergleichen besteht, das Bezugs zeichen 8 bezeichnet eine Feder, das Bezugszeichen 9 be zeichnet einen Gateleiter, das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Gatehaltestange und das Bezugszeichen 11 bezeichnet einen Isolationslack. Das Halbleitersubstrat 6 ist in sei nem Inneren mit einem PN-Übergang versehen und sein Außen umfangsrand ist durch den Isolationslack 11 isoliert, wäh rend durch den Isolator 7 ein Hochspannungswiderstand er zielt wird.

Der Isolator 7 ist in der Lage, eine Kriechstrecke zum Erzielen eines Hochspannungswiderstands zu erhöhen, während die Kathoden- und Anodenwärme-Kompensationseinrichtungen 5 bzw. 4 bezüglich des Halbleitersubstrats 6 angeordnet wer den.

Nachdem die jeweiligen Teile zusammengebaut worden sind, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, wird auf die Kathoden- und Anodenkupferblöcke 1 bzw. 2 ein Druck ausgeübt, um die jeweiligen Teile zum Erzielen vorgeschriebener elektrischer Eigenschaften miteinander in Druckkontakt zu bringen.

Die Fig. 11 und 12 zeigen auf eine vergrößerte Weise Schnittansichten, die einen Abschnitt um den Isolator 7 darstellen, welcher auf dem Außenumfang des Halbleitersub trats 6 ausgebildet ist. Es wird Bezug auf Fig. 11 genom men. Eine Innenumfangsoberfläche 12 des Isolators 7 ist so ausgebildet, daß sie senkrecht zu der Oberfläche des Halb leitersubstrats 6 verläuft. Wie es in Fig. 12 gezeigt ist, ist der Isolator 7 durch obere und untere Formen 15 bzw. 16 formgegossen und ausgehärtet/verfestigt und wird danach aus den Formen gelöst. Bei einem solchen Formenlösen wird un vorteilhafterweise eine Trennung 17 in einer Verbindungs oberfläche des Innenumfangs verursacht. Wenn ein konisches Teil 13 auf dem Innenumfang des Isolators 7 ausgebildet ist, wie es in Fig. 13 gezeigt ist, um dieses Problem zu lösen, läuft die Kathodenwärme-Kompensationseinrichtung 5 oder die Anodenwärme-Kompensationseinrichtung 4 auf den In nenumfangsrand des Isolators 7 auf, definiert einen Ein griffsabschnitt 18 und kommt in Halbkontakt mit dem Halb leitersubstrat 6.

Während Fig. 10 eine Struktur zeigt, welche in der Mitte mit einem Gate versehen ist, entsteht ein ähnliches Problem ebenso in dem Fall der sogenannten Außenumfangs ringgatestruktur, welche auf dem Außenumfang des Halblei tersubstrats 6 mit dem Gate versehen ist.

Um Wärme zu zerstreuen, welche erzeugt wird, wenn die Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps betrieben wird, ist es andererseits wirkungsvoll, die Durchmesser der An oden- und Kathodenwärme-Kompensationseinrichtungen 4 bzw. 5 zu maximieren. Wenn ein Fremdmaterial 40 auf dem Außenum fang des Halbleitersubstrats 6 vorhanden ist, wie es in Fig. 14 gezeigt ist, wird jedoch durch die Kathodenwärme- Kompensationseinrichtung 5 unvermeidbar ein Kurzschluß über einer Kathodenelektrode 19 und einer Gateelektrode 20 des Halbleitersubstrats 6 verursacht und daher kann der Durch messer der Kathodenwärme-Kompensationseinrichtung 5 nicht erhöht werden. Somit ist es unvorteilhaft schwierig, die kleine Kathodenwärme-Kompensationseinrichtung 5 anzuordnen, obgleich die Anodenwärme-Kompensationseinrichtung 4 eines großen Durchmessers leicht angeordnet werden kann.

Es ist demgemäß die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung eines Druckkontakttyps zu schaf fen, welche ohne ein Auftreten eines Eingreifens oder einer Trennung bzw. eines Bruchs beim Gießen die Form eines Iso lators verbessern kann und Kathoden- und Anodenwärme-Kom pensationseinrichtungen leicht anordnen kann und eine her vorragende Wärmezerstreuung bzw. -abstrahlung aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Halblei tervorrichtung nach Anspruch 1, 6, 13, 15 und 16 gelöst.

Weitere voreilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleitervorrichtung eines Druckkontakttyps auf: ein in seinem Inneren mit einem PN-Übergang versehenes Halbleitersubstrat, das erste und zweite Hauptoberflächen aufweist, einen ringförmigen Isolator, welcher entlang ei nes Randes des gesamten Umfangs und den ersten und zweiten Hauptoberflächen des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, eine erste Wärme-Kompensationseinrichtung, welche sich in Kontakt mit der ersten Hauptoberfläche befindet, und eine zweite Wärme-Kompensationseinrichtung, welche sich in Kon takt mit der zweiten Hauptoberfläche befindet, wobei der Isolator auf seinem Innenumfang mit einem konischen bzw. kegelförmigen bzw. verjüngten Innenumfangsabschnitt und ei nem mit dem konischen Abschnitt zusammenhängenden vertika len Abschnitt versehen ist, der einen Innenumfangsdurch messer ausbildet und im wesentlichen senkrecht zu dem Halb leitersubstrat verläuft.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Innenumfangsdurchmesser eines Abschnitts des Isola tors entlang der ersten Hauptoberfläche größer als der ei nes Abschnitts entlang der zweiten Hauptoberfläche.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleitervorrichtung eines Druckkontakttyps auf: ein in seinem Inneren mit einem PN-Übergang versehenes Halbleitersubstrat, das erste und zweite Hauptoberflächen aufweist, einen ringförmigen Isolator, welcher entlang ei nes Randes des gesamten Umfangs und den ersten und zweiten Hauptoberflächen des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, eine erste Wärme-Kompensationseinrichtung, welche sich in Kontakt mit der ersten Hauptoberfläche befindet, und eine zweite Wärme-Kompensationseinrichtung, welche sich in Kon takt mit der zweiten Hauptoberfläche befindet, wobei der Innenumfangsdurchmesser eines Abschnitts des Isolators ent lang der ersten Hauptoberfläche größer als der eines Ab schnitts entlang der zweiten Hauptoberfläche ist.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist mindestens ein konkaver Abschnitt auf der Oberfläche eines Abschnitts des Isolators ausgebildet, welcher entlang der ersten Hauptoberfläche und/oder der zweiten Hauptober fläche ausgebildet ist.

Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein ringförmiger konkaver Abschnitt auf dem gesamten Umfang der Oberfläche eines Abschnitts des Isolators ausge bildet, welcher entlang des Randes ausgebildet ist.

Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein konkaver Abschnitt, der einen Durchmesser aufweist, welcher im wesentlichen identisch zu dem Innenumfangsdurch messer eines Abschnitts ist, der auf der ersten Hauptober fläche der ausgebildet ist, auf dem Innenumfang eines Ab schnitts des Isolators ausgebildet, welcher entlang der zweiten Hauptoberfläche ausgebildet ist.

Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Außendurchmesser der ersten Wärme-Kompensationsein richtung um mindestens 5% größer als der der zweiten Wärme-Kompensationseinrichtung gemacht.

Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleitervorrichtung eines Druckkontakttyps auf: ein in seinem Inneren mit einem PN-Übergang versehenes Halbleitersubstrat, das erste und zweite Hauptoberflächen aufweist, einen ringförmigen Isolator, welcher entlang ei nes Randes des gesamten Umfangs und den ersten und zweiten Hauptoberflächen des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, eine erste Wärme-Kompensationseinrichtung, welche sich in Kontakt mit der ersten Hauptoberfläche befindet, und eine zweite Wärme-Kompensationseinrichtung, welche sich in Kon takt mit der zweiten Hauptoberfläche befindet, wobei eine ringförmige Rille in Abschnitten der ersten und zweiten Hauptoberflächen, die den Isolator kontaktieren, koaxial zu dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist.

Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleitervorrichtung eines Druckkontakttyps auf: ein in seinem Inneren mit einem PN-Übergang versehenes Halbleitersubstrat, das erste und zweite Hauptoberflächen aufweist, einen ringförmigen Isolator, welcher entlang ei nes Randes des gesamten Umfangs und den ersten und zweiten Hauptoberflächen des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, eine erste Wärme-Kompensationseinrichtung, welche sich in Kontakt mit der ersten Hauptoberfläche befindet, und eine zweite Wärme-Kompensationseinrichtung, welche sich in Kon takt mit der zweiten Hauptoberfläche befindet, wobei minde stens ein konkaver Abschnitt auf der Oberfläche eines Ab schnitts des Isolators ausgebildet ist, welcher entlang der ersten Hauptoberfläche und/oder der zweiten Hauptoberfläche ausgebildet ist.

Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleitervorrichtung eines Druckkontakttyps auf: ein in seinem Inneren mit einem PN-Übergang versehenes Halbleitersubstrat, das erste und zweite Hauptoberflächen aufweist, einen ringförmigen Isolator, welcher entlang ei nes Randes des gesamten Umfangs und den ersten und zweiten Hauptoberflächen des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, eine erste Wärme-Kompensationseinrichtung, welche sich in Kontakt mit der ersten Hauptoberfläche befindet, und eine zweite Wärme-Kompensationseinrichtung, welche sich in Kon takt mit der zweiten Hauptoberfläche befindet, wobei ein ringförmiger konkaver Abschnitt auf dem gesamten Umfang der Oberfläche eines Abschnitts des Isolators ausgebildet ist, welcher entlang des Randes ausgebildet ist.

Gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine ringförmige Rille in einer Position, die den Iso lator definiert, durch die ersten und zweiten Hauptoberflä chen des Halbleitersubstrats koaxial zu dem Halbleiter substrat ausgebildet.

Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ord net der vertikale Abschnitt die Wärme-Kompensationseinrich tung zuverlässig an, kein Eingreifen bzw. Beißen wird ver ursacht und ein Widerstand beim Formenlösen wird durch den konischen Abschnitt ebenso entspannt bzw. gelockert, wenn der Isolator gegossen wird, so daß der Isolator entlang ei ner Oberfläche nicht getrennt wird, die mit dem Halbleiter substrat verbunden ist.

Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ordnet der vertikale Abschnitt die Wärme-Kompensationsein richtung zuverlässig an, kein Eingreifen wird verursacht und ein Widerstand beim Formenlösen wird durch den koni schen Abschnitt ebenso entspannt, wenn der Isolator gegos sen wird, so daß der Isolator entlang einer Oberfläche nicht getrennt wird, die mit dem Halbleitersubstrat verbun den ist, während der Durchmesser der Wärme-Kompensations einrichtung, welche sich in Kontakt mit der ersten Haupt oberfläche befindet, erhöht werden kann, um eine Wärmezer streuung zu verbessern, da der Innenumfangsdurchmesser des Isolators, welcher entlang der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, größer als der des Isolators ist, der auf der zweiten Hauptoberfläche ausge bildet ist.

Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung kann der Durch messer der Wärme-Kompensationseinrichtung, welche sich in Kontakt mit der ersten Hauptoberfläche befindet, erhöht werden, um eine Wärmezerstreuung zu verbessern, da der In nenumfangsdurchmesser des Isolators, welcher entlang der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, größer als der des Isolators ist, der auf der zweiten Hauptoberfläche ausgebildet ist.

Gemäß dem vierten oder neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der konkave Abschnitt auf der Oberfläche des Isolators ausgebildet, welcher entlang der ersten Haupt oberfläche und/oder der zweiten Hauptoberfläche ausgebildet ist, wodurch Wärme, welche in dem Isolator gespeichert ist, wirkungsvoll zerstreut werden kann.

Gemäß dem fünften oder zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der ringförmige konkave Abschnitt auf dem ge samten Umfang der Oberfläche des Isolators ausgebildet, welcher entlang des Randes des Halbleitersubstrats ausge bildet ist, wodurch der Oberflächenbereich des Isolators so erhöht wird, daß Wärme, welche in dem Isolator gespeichert ist, wirkungsvoll zerstreut werden kann und eine Spannungs widerstand verbessert wird, da die Kriechstrecke erhöht ist.

Gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der konkave Abschnitt, der den Durchmesser aufweist, welcher im wesentlichen identisch zu dem Innenumfangsdurch messer des Isolators ist, der auf der ersten Hauptoberflä che ausgebildet ist, auf dem Innenumfang des Isolators aus gebildet, der entlang der zweiten Hauptoberfläche des Halb leitersubstrats ausgebildet ist, wodurch beim Gießen kein Grat verursacht wird, und verhindert werden kann, daß sich die Wärme-Kompensationseinrichtung in Halbkontakt mit dem Halbleitersubstrat befindet.

Gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Außendurchmesser der ersten Wärme-Kompensationseinrich tung um mindestens 5% größer als der der zweiten Wärme- Kompensationseinrichtung gemacht, wodurch ein Wärmezer streuungswirkungsgrad verbessert werden kann.

Gemäß dem achten oder elften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die ringförmige Rille in Abschnitten der er sten und zweiten Hauptoberflächen, die den Isolator kontak tieren, koaxial zu dem Halbleitersubstrat ausgebildet, wo durch eine Haftung zwischen dem Halbleitersubstrat und dem Isolator so verbessert ist, daß eine Trennung verhindert werden kann.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines ersten Ausfüh rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines zweiten Ausfüh rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine ein Problem bei einem Herstellungsver fahren eines Gießens der Struktur eines Isolators darstellende Schnittansicht;

Fig. 4 eine Schnittansicht eines dritten Ausfüh rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5A und 5B eine perspektivische Ansicht bzw. eine Schnittansicht des dritten Ausführungsbei spiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6A und 6B eine Schnittansicht bzw. eine perspektivi sche Ansicht eines vierten Ausführungsbei spiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Er findung;

Fig. 8A und 8B eine perspektivische Ansicht bzw. eine Schnittansicht einer Abänderung des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Er findung;

Fig. 9 eine Schnittansicht eines weiteren Ausfüh rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 eine Schnittansicht einer herkömmlichen Halbleitervorrichtung eines Druckkontakt typs;

Fig. 11 eine Schnittansicht der Form eines Isola tors bei der herkömmlichen Halbleitervor richtung des Druckkontakttyps;

Fig. 12 eine ein Problem des Isolators bei der her kömmlichen Halbleitervorrichtung des Druck kontakttyps darstellende Schnittansicht;

Fig. 13 eine ein anderes Problem des Isolators bei der herkömmlichen Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps darstellende Schnittan sicht; und

Fig. 14 eine noch ein anderes Problem des Isolators bei der herkömmlichen Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps darstellende Schnitt ansicht.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung von Ausführungs beispielen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es folgt die Beschreibung eines ersten Ausführungsbei spiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine teilweise aufgebrochene Schnittan sicht, die das erste Ausführungsbeispiel einer Halbleiter vorrichtung eines Druckkontakttyps gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Es wird Bezug auf Fig. 1 genommen. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Anodenwärme-Kompensations einrichtung, das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Kathoden wärme-Kompensationseinrichtung, das Bezugszeichen 6 be zeichnet ein Halbleitersubstrat, die Bezugszeichen 19 und 20 bezeichnen eine Kathodenelektrodenschicht bzw. eine Ga teelektrodenschicht, welche auf der Oberfläche des Halblei tersubstrats 6 ausgebildet sind, das Bezugszeichen 21 be zeichnet eine Anodenelektrodenschicht, welche auf der rück seitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats 6 ausgebildet ist, das Bezugszeichen 22 bezeichnet einen Isolator, der aus Silikongummi der dergleichen besteht, und das Bezugs zeichen 11 bezeichnet einen Isolationslack. Das Halbleiter substrat 6 ist in seinem Inneren mit einem PN-Übergang ver sehen und sein Außenumfangsrand ist durch den Isolations lack 11 isoliert, während durch den Isolator 22 ein Hoch spannungswiderstand erzielt wird.

Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Außenumfangsrand des Halbleitersubstrats 6 durch ein Abschrägen geschnitten und nachdem eine Brechschicht durch ein Ätzen entfernt wor den ist, durch den Isolationslack 11 isoliert, während der Isolator 22 desweiteren ringförmig ausgebildet ist. Der Isolator 22 ist auf seinem Innenumfang entlang der Innenum fangsrichtung mit einem konischen Abschnitt 22a und einem vertikalen Abschnitt 22b versehen, welcher mit dem koni schen Abschnitt 22a zusammenhängt. Die Höhe des vertikalen Abschnitts 22b beträgt zum Beispiel 0.1 mm und es ist zu lässig, daß sich sein Winkel in einem Bereich 0° bis 5° be züglich der vertikalen Richtung befindet. Der Winkel des konischen Abschnitts 22a wird zum Beispiel auf ungefähr 30° bezüglich der vertikalen Richtung eingestellt.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ordnet der vertikale Abschnitt 22b die Anodenwärme-Kompensationseinrichtung 4 und die Kathodenwärme-Kompensationseinrichtung 5 zuverläs sig an, kein Eingreifen wird verursacht und ein Widerstand beim Formenlösen wird durch den konischen Abschnitt 22a ebenso beim Gießen des Isolators 22 entspannt, so daß der Isolator 22 entlang einer Verbindungsoberfläche des Halb leitersubstrats 6 nicht getrennt wird.

Es folgt die Beschreibung eines zweiten Ausführungsbei spiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht, die das zweite Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Es wird Bezug auf Fig. 2 genommen. Bezugszeichen, welche iden tisch zu denen in Fig. 1 sind, bezeichnen die gleichen oder entsprechende Teile. Das Bezugszeichen 23 bezeichnet einen Isolator, welcher ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel ringförmig ist, während sein Innenumfangsdurchmesser auf der Seite einer Anodenelektrodenschicht 21 verglichen mit der Seite einer Kathodenelektrodenschicht 19 größer gemacht ist. Desweiteren ist ein vertikaler Abschnitt 23b auf dem Innenumfang des Isolators 23 mit einem konischen Abschnitt 23a zusammenhängend entlang der Innenumfangsrichtung ausge bildet.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser des vertikalen Abschnitts 23b des Isolators 23 auf der Seite der Anodenelektrodenschicht 21 verglichen mit der Seite der Kathodenelektrodenschicht 19 größer gemacht, wo durch sowohl eine Anodenwärme-Kompensationseinrichtung 4, welche zum Zwecke einer Wärmezerstreuung im Durchmesser er höht ist, als auch eine Kathodenwärme-Kompensationseinrich tung 5, welche im Durchmesser kleiner als die Anodenwärme- Kompensationseinrichtung 4 ist, zuverlässig zueinander aus gerichtet werden können.

Desweiteren wird ein Widerstand beim Formenlösen durch ein Ausbildung des konischen Abschnitts 23a entspannt, wo durch ein Isolator 22 entlang einer Verbindungsoberfläche eines Halbleitersubstrats 6 nicht getrennt wird.

Desweiteren ist es möglich, durch ein Erhöhen des Durchmessers der Anodenwärme-Kompensationseinrichtung 4 um mindestens 5%, verglichen mit dem der Kathodenwärme-Kom pensationseinrichtung 5, einen thermischen Widerstand zu verringern und eine Wärmezerstreuung zu verbessern.

Es folgt die Beschreibung eines dritten Ausführungsbei spiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht, die ein Problem bei einem Herstellungsverfahren zum Gießen einer Struktur eines Isolators 24 darstellt. Wenn der Innendurchmesser des Iso lators 24 auf einer oberen Oberfläche bzw. einer unteren Oberfläche eines Halbleitersubstrats 6 verringert, bzw. er höht wird, darf das Halbleitersubstrat 6 durch Drücke von Formen 15 und 16 nicht gebrochen werden, so daß kein Grat bzw. Gußgrat 25 durch ein Fließen eines Isolators 24 in ei nen Zwischenraum zwischen der Form 16 und dem Halbleiter substrat 6 verursacht wird, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.

Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht, die das dritte Ausführungsbeispiel darstellt. Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, ist ein diametral hervorstehender Druckabschnitt 27 auf der oberen Form 15 so ausgebildet, daß eine Endober fläche des Druckabschnitts 27 zu der eines Druckabschnitts 26 ausgerichtet ist, der auf der unteren Form 16 vorgesehen ist, um ein Halbleitersubstrat 6 in mehreren Abschnitten zu drücken bzw. pressen.

Fig. 5A zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen Isolator 24 darstellt, welcher durch die Formen 15 und 16, die in Fig. 4 gezeigt sind, gegossen ist, und Fig. 5B zeigt eine Schnittansicht dieses Isolators 24. Es wird Bezug auf die Fig. 5A und 5B genommen. Ein Innendurchmesser Φa des Isolators 24 auf einer oberen Hauptoberflächenseite des Halbleitersubstrats 6, welcher identisch zu dem Innendurch messer Φa des Isolators 24 auf der unteren Hauptober flächenseite des Halbleitersubstrats 6 ist, ist durch den Druckabschnitt 27 ausgebildet, der in Fig. 4 gezeigt ist, während ein anderer Innendurchmesser Φb des Isolators 24 auf der unteren Hauptoberflächenseite des Halbleiter substrats 6 durch einen Zwischenraum des Druckabschnitts 27 definiert ist, der in Fig. 4 gezeigt ist, um eine Kathoden wärme-Kompensationseinrichtung 5 anzuordnen.

Wie es vorhergehend beschrieben worden ist, ist es mög lich, mit weder einem Halbkontakt noch einem Eingreifen des Isolators 24 durch die Kathoden- und Anodenwärme-Kompensa tionseinrichtungen 5 und 4, durch ein Gießen des Isolators 24 die Anodenwärme-Kompensationseinrichtung 4 zu vergrößern und eine Wärmezerstreuung zu verbessern und ein Anordnen der Anodenwärme-Kompensationseinrichtung 4 und der Katho denwärme-Kompensationseinrichtung 5 aufgrund keines Auftre tens eines Grats 25 korrekt auszuführen. Desweiteren ist es möglich, durch ein Ausbilden des konischen Abschnitts, wel cher sich entlang der Innenumfangsrichtung befindet, und des vertikalen Abschnitts, welcher mit dem konischen Ab schnitt des Innenumfangs des Isolators 24 zusammenhängt, eine Trennung der Verbindungsoberfläche beim Gießen zu ver hindern.

Es folgt die Beschreibung eines vierten Ausführungsbei spiels der vorliegenden Erfindung.

Die Fig. 6A und 6B zeigen das vierte Ausführungsbei spiel. In diesen Darstellungen zeigt Fig. 6A eine teilweise aufgebrochene Schnittansicht, die eine Halbleitervorrich tung des Druckkontakttyps einer Außenumfangsringgatestruk tur darstellt, und Fig. 6B zeigt eine perspektivische An sicht, die ein Halbleitersubstrat und einen Isolator dar stellt, welcher auf dem Außenumfang dieses Halbleiter substrats ausgebildet ist. Es wird Bezug auf die Fig. 6A und 6B genommen. Bezugszeichen, welche zu denen in Fig. 1 identisch sind, bezeichnen die gleichen oder entsprechende Teile. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet einen Kathodenkupfer block, das Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Anodenkupfer block, das Bezugszeichen 28 bezeichnet einen Isolator, wel cher mit einem konkaven Abschnitt 32 versehen ist, das Be zugszeichen 29 bezeichnet eine Ringgateelektrode, das Be zugszeichen 30 bezeichnet eine Feder und das Bezugszeichen 31 bezeichnet einen Gateleiter, welcher elektrisch mit der Ringgateelektrode 29 verbunden ist.

Der Isolator 28 ist so mit dem konkaven Abschnitt 32 versehen, daß der Gateleiter 31 in dem konkaven Abschnitt 32 angeordnet ist, wodurch sich der Gateleiter 31 beim Zu sammenbau nicht in Kontakt mit dem Isolator 28 befindet, so daß ein korrektes Anordnen ohne ein Brechen des Isolators 28 oder ein Hemmen des Anordnens durchgeführt werden kann.

Desweiteren ist es möglich, eine Formenlösbarkeit beim Gießen zum Verhindern eines Trennens des Isolators 28 ent lang einer Verbindungsoberfläche des Halbleitersubstrats 6 durch ein Ausbilden eines konischen Abschnitts entlang ei ner Innenumfangsrichtung und eines vertikalen Abschnitts, welcher mit dem konischen Abschnitt auf dem Innenumfang des Isolators 28 zusammenhängt, zu verhindern.

Es folgt die Beschreibung eines fünften Ausführungsbei spiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht, die das fünfte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar stellt. Es wird Bezug auf Fig. 7 genommen. Das Bezugszei chen 33 bezeichnet einen Isolator, welcher mit einer Mehr zahl von konkaven Abschnitten 32 versehen ist.

Wärme, welche bei einem elektrischen Betrieb einer Halbleitervorrichtung eines Druckkontakttyps in einem Halb leitersubstrat 6 erzeugt wird, wird zu dem Isolator 33 übertragen, um darin gespeichert zu werden. Jedoch wird diese Wärme durch ein Ausbilden der Mehrzahl von konkaven Abschnitten 32 wirkungsvoll zerstreut, während die Höhe des Isolators 33 verringert werden kann, um dadurch gemäß die sem Ausführungsbeispiel die Kosten zu verringern.

Unter Berücksichtigung einer Wärmezerstreuung kann eine Rille 35 auf einer außenumfangsseitigen Oberfläche eines Isolators 34 ausgebildet werden, wie es in einer perspekti vischen Ansicht und einer Schnittansicht in den Fig. 8A bzw. 8B gezeigt ist. Aufgrund einer Ausbildung der Rille 35 wird nicht nur die Wärmezerstreuung verbessert, sondern der Isolator 34 wird geschont, die Kosten werden verringert, die Kriechstrecke wird verlängert und die Spannungsfestig keitseigenschaft wird verbessert.

Wenn eine Mehrzahl von ringförmigen Rillen 37, welche zu einem Halbleitersubstrat 6 koaxial sind, auf der Außen umfangsoberfläche des Halbleitersubstrats 6 ausgebildet ist, das sich in Kontakt mit einem Isolator 36 befindet, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, wird der Verbindungsbereich erhöht und sowohl ein Haftungs- als auch Trennungswider stand werden verbessert. Die ringförmigen Rillen 37 betra gen zum Beispiel 500 µm in der Breite und 30 µm in der Tiefe.

Aufgrund der Form jedes der Isolatoren 33, 34 und 36, die in den Fig. 7, 8A und 8B bzw. 9 gezeigt sind, ist es durch ein Ausbilden des konischen Abschnitts entlang der Innenumfangsrichtung und des vertikalen Abschnitts, welcher mit dem konischen Abschnitt auf dem Innenumfang zusammen hängt, möglich, eine Formenlösbarkeit beim Gießen zu ver bessern und die Trennung der Isolatoren 33, 34 bzw. 36 ent lang der Verbindungsoberfläche des Halbleitersubstrats 6 zu verhindern.

Die Formen der Isolatoren 33 und 34, die in den Fig. 7 bzw. 8A und 8B gezeigt sind, und die ringförmigen Rillen 37, die in Fig. 9 gezeigt sind, können ebenso in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel verwendet werden, um ähn liche Effekte zu erzielen.

Gemäß der Offenbarung der vorhergehenden Beschreibung wird eine Halbleitervorrichtung eines Druckkontakttyps ge schaffen, welche die Form eines Isolators verbessert, der entlang eines Außenumfangsrandes und einer Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrats ausgebildet ist, eine Ausrichtung einer Anodenwärme-Kompensationseinrichtung und einer Katho denwärme-Kompensationseinrichtung vereinfacht, kein Ein greifen verursacht, keine Trennung beim Gießen verursacht und eine hervorragende Wärmezerstreuung aufweist. Bei der Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps weist der Innen umfang des ringförmigen Isolators, welcher entlang eines Randes des gesamten Umfangs und einer Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, das in seinem Inneren mit einem PN-Übergang versehen ist, einen konischen Ab schnitt entlang der Innenumfangsrichtung und einen vertika len Abschnitt auf, der einen senkrechten Innenumfangsdurch messer ausbildet, welcher mit diesem konischen Abschnitt zusammenhängt.

Claims

1. Halbleitervorrichtung eines Druckkontakttyps, die auf weist:
ein in seinem Inneren mit einem PN-Übergang versehenes Halbleitersubstrat (6), das erste und zweite Hauptober flächen aufweist;
einen ringförmigen Isolator (22), der entlang eines Ran des des gesamten Umfangs und den ersten und zweiten Hauptoberflächen des Halbleitersubstrats (6) ausgebildet ist;
eine erste Wärme-Kompensationseinrichtung (4), die sich in Kontakt mit der ersten Hauptoberfläche befindet; und
eine zweite Wärme-Kompensationseinrichtung (4), die sich in Kontakt mit der zweiten Hauptoberfläche (5) befindet,
wobei der Isolator (22) auf seinem Innenumfang mit einem konischen Innenumfangsabschnitt (22a) und einem mit dem konischen Abschnitt (22a) zusammenhängenden vertikalen Abschnitt (22b) versehen ist, der einen Innenumfangs durchmesser ausbildet und im wesentlichen senkrecht zu dem Halbleitersubstrat (6) verläuft.

2. Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des vertikalen Abschnitts (22b) ungefähr 0.1 mm beträgt.

3. Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps nach An spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der verti kale Abschnitt (22b) bezüglich Normalenrichtungen der ersten und zweiten Hauptoberflächen in einem Winkel von ungefähr 5° befindet.

4. Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps nach An spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Ab schnitt (22a) bezüglich Normalenrichtungen der ersten und zweiten Hauptoberflächen in einem Winkel von unge fähr 30° geneigt ist.

5. Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenumfangs durchmesser eines Abschnitts des Isolators (22) entlang der ersten Hauptoberfläche größer als der eines Ab schnitts entlang der zweiten Hauptoberfläche ist.

6. Halbleitervorrichtung eines Druckkontakttyps, die auf weist:
ein in seinem Inneren mit einem PN-Übergang versehenes Halbleitersubstrat (6), das erste und zweiten Hauptober flächen aufweist;
einen ringförmigen Isolator (23), der entlang eines Ran des des gesamten Umfangs und den ersten und zweiten Hauptoberflächen des Halbleitersubstrats (6) ausgebildet ist;
eine erste Wärme-Kompensationseinrichtung (4), die sich in Kontakt mit der ersten Hauptoberfläche befindet; und
eine zweite Wärme-Kompensationseinrichtung (5), die sich in Kontakt mit der zweiten Hauptoberfläche befindet,
wobei der Innenumfangsdurchmesser eines Abschnitts des Isolators (23) entlang der ersten Hauptoberfläche größer als der eines Abschnitts entlang der zweiten Hauptober fläche ist.

7. Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein konkaver Abschnitt auf der Oberfläche eines Abschnitts des Isolators (22) ausgebildet ist, der entlang der er sten Hauptoberfläche und/oder der zweiten Hauptoberflä che ausgebildet ist.

8. Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps nach An spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein konkaver Abschnitt auf der Oberfläche eines Abschnitts des Isolators (23) ausgebildet ist, der entlang der er sten Hauptoberfläche und/oder der zweiten Hauptoberflä che ausgebildet ist.

9. Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger konkaver Abschnitt auf dem gesamten Umfang der Oberflä che eines Abschnitts des Isolators (22) ausgebildet ist, der entlang des Randes ausgebildet ist.

10. Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps nach An spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger konkaver Abschnitt auf dem gesamten Umfang der Oberflä che eines Abschnitts des Isolators (23) ausgebildet ist, der entlang des Randes ausgebildet ist.

11. Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps nach An spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein konkaver Ab schnitt, der einen Durchmesser aufweist, der im wesent lichen identisch zu dem Innenumfangsdurchmesser eines Abschnitts ist, der auf der ersten Hauptoberfläche aus gebildet ist, auf dem Innenumfang eines Abschnitts des Isolators (23) ausgebildet ist, der entlang der zweiten Oberfläche ausgebildet ist.

12. Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps nach An spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurch messer der ersten Wärme-Kompensationseinrichtung (4) um mindestens 5% größer als der der zweiten Wärme-Kompen sationseinrichtung (5) gemacht ist.

13. Halbleitervorrichtung eines Druckkontakttyps, die auf weist:
ein in seinem Inneren mit einem PN-Übergang versehenes Halbleitersubstrat (6), das erste und zweite Hauptober flächen aufweist;
einen ringförmigen Isolator (36), der entlang eines Ran des des gesamten Umfangs und den ersten und zweiten Hauptoberflächen des Halbleitersubstrats (6) ausgebildet ist;
eine erste Wärme-Kompensationseinrichtung (4), die sich in Kontakt mit der ersten Hauptoberfläche befindet; und
eine zweite Wärme-Kompensationseinrichtung (5), die sich in Kontakt mit der zweiten Hauptoberfläche befindet,
eine ringförmige Rille (37), die in Abschnitten der er sten und zweiten Hauptoberflächen, die den Isolator (36) kontaktieren, koaxial zu dem Halbleitersubstrat (6) aus gebildet ist.

14. Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps nach An spruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Rille (36) ungefähr 50 in der Breite und ungefähr 30 µm in dem Tiefe beträgt.

15. Halbleitervorrichtung eines Druckkontakttyps, die auf weist:
ein in seinem Inneren mit einem PN-Übergang versehenes Halbleitersubstrat (6), das erste und zweite Hauptober flächen aufweist;
einen ringförmigen Isolator (33), der entlang eines Ran des des gesamten Umfangs und den ersten und zweiten Hauptoberflächen des Halbleitersubstrats (6) ausgebildet ist;
eine erste Wärme-Kompensationseinrichtung (4), die sich in Kontakt mit der ersten Hauptoberfläche befindet; und
eine zweite Wärme-Kompensationseinrichtung (5), die sich in Kontakt mit der zweiten Hauptoberfläche befindet,
wobei mindestens ein konkaver Abschnitt (32) auf der Oberfläche eines Abschnitts des Isolators (33) ausgebil det ist, der entlang der ersten Hauptoberfläche und/oder der zweiten Hauptoberfläche ausgebildet ist.

16. Halbleitervorrichtung eines Druckkontakttyps, die auf weist:
ein in seinem Inneren mit einem PN-Übergang versehenes Halbleitersubstrat (6), das erste und zweite Hauptober flächen aufweist;
einen ringförmigen Isolator (34), der entlang eines Ran des des gesamten Umfangs und den ersten und zweiten Hauptoberflächen des Halbleitersubstrats (6) ausgebildet ist;
eine erste Wärme-Kompensationseinrichtung (4), die sich in Kontakt mit der ersten Hauptoberfläche befindet; und
eine zweite Wärme-Kompensationseinrichtung (5), die sich in Kontakt mit der zweiten Hauptoberfläche befindet,
wobei ein ringförmiger konkaver Abschnitt (35) auf dem gesamten Umfang der Oberfläche eines Abschnitts des Isolators (34) ausgebildet ist, der entlang des Randes ausgebildet ist.

17. Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige Rille in Abschnitten der ersten und zweiten Hauptober flächen, die den Isolator (22) kontaktieren, koaxial zu dem Halbleitersubstrat (6) ausgebildet ist.

18. Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps nach An spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmige Rille in Abschnitten der ersten und zweiten Hauptober flächen, die den Isolator (23) kontaktieren, koaxial zu dem Halbleitersubstrat (6) ausgebildet ist.

19. Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps nach An spruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige Rille in Abschnitten der ersten und zweiten Hauptober flächen, die den Isolator (33) kontaktieren, koaxial zu dem Halbleitersubstrat (6) ausgebildet ist.

20. Halbleitervorrichtung des Druckkontakttyps nach An spruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige Rille in Abschnitten der ersten und zweiten Hauptober flächen, die den Isolator (34) kontaktieren, koaxial zu dem Halbleitersubstrat (6) ausgebildet ist.