DE3616185A1 - Halbleiterbauelement - Google Patents

Halbleiterbauelement

Info

Publication number
DE3616185A1
DE3616185A1 DE19863616185 DE3616185A DE3616185A1 DE 3616185 A1 DE3616185 A1 DE 3616185A1 DE 19863616185 DE19863616185 DE 19863616185 DE 3616185 A DE3616185 A DE 3616185A DE 3616185 A1 DE3616185 A1 DE 3616185A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
metallization
insulating layer
emitter
semiconductor device
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19863616185
Other languages
English (en)
Other versions
DE3616185C2 (de
Inventor
Werner Dipl Ing Dr Tursky
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semikron GmbH and Co KG
Original Assignee
Semikron GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semikron GmbH and Co KG filed Critical Semikron GmbH and Co KG
Priority to DE19863616185 priority Critical patent/DE3616185A1/de
Priority to JP62502901A priority patent/JPH01501027A/ja
Priority to PCT/DE1987/000222 priority patent/WO1987007081A1/de
Priority to EP87902438A priority patent/EP0275261A1/de
Publication of DE3616185A1 publication Critical patent/DE3616185A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3616185C2 publication Critical patent/DE3616185C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/53204—Conductive materials
    • H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
    • H01L23/53257—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being a refractory metal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/5329—Insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/64—Impedance arrangements
    • H01L23/647—Resistive arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/71—Means for bonding not being attached to, or not being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/72—Detachable connecting means consisting of mechanical auxiliary parts connecting the device, e.g. pressure contacts using springs or clips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
    • H01L29/7404—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device
    • H01L29/7408—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device the device being a capacitor or a resistor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01014—Silicon [Si]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01015—Phosphorus [P]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0102—Calcium [Ca]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01024—Chromium [Cr]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0103—Zinc [Zn]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01042—Molybdenum [Mo]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01068—Erbium [Er]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1203—Rectifying Diode
    • H01L2924/12036—PN diode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1301—Thyristor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901—Structure
    • H01L2924/1904—Component type
    • H01L2924/19043—Component type being a resistor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Thyristors (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper, welcher eine Folge von schicht­ förmigen Zonen mit wenigstens zwei zwischenliegenden pn-Übergängen und in wenigstens einer der beiden, die Emitterzone bildenden, äußeren Zonen eine Struktur auf­ weist, bei welcher Abschnitte der Emitterzone und zwischenliegende Teile der angrenzenden Basiszone eine gemeinsame Oberfläche bilden, und auf den Basiszonen­ teilen mit einer ersten Metallisierung sowie auf den Emitterzonenabschnitten mit einer zweiten Metallisierung, über welcher eine durchgehende Kontaktplatte angebracht ist, versehen ist.
Bei Halbleiterbauelementen mit einem Halbleiterkörper mit mehreren Funktionsbereichen ist dessen Kontakt­ elektrode zur Kontaktierung mit Stromleiterteilen entsprechend unterteilt. Die Ausbildung solcher sogenannten Elektrodenstrukturen und die Kontaktierung derselben ist z.B . bei bipolaren Leistungstransistoren, bei Frequenzthyristoren mit verzweigter Steuerelektrode und bei über das Gate abschaltbaren Thyristoren (GTO-Thyristoren) erforderlich.
Es sind Elektrodenstrukturen mit ineinandergreifenden Abschnitten unterschiedlich gepolter Elektroden bekannt. Diese erfordern besondere Maßnahmen zur Vermeidung von Kurzschlüssen. Mit kleiner werdenden Abmessungen der Elektrodenabschnitte, d.h. mit zunehmender Unterteilung, wird die Feinstrukturierung dichter und wachsen die Anforderungen an die Verfahrenstechnik und an die Einrichtungen zur Herstellung solcher Anordnungen.
Es ist bekannt, derartige Strukturen durch Bonden oder durch Druck mittels Federkraft mit Kontaktstücken oder mit Stromleiterteilen zu verbinden. Als Kontaktstücke werden auch scheibenförmige Teile aus Molybdän verwendet.
Bei abschaltbaren Leistungshalbleiterbauelementen mit geringerer Flächenausdehnung der Elektrodenstruktur ist die Kontaktierung des Halbleiterkörpers durch Druck mittels Federkraft mit einem unangemessen hohen Aufwand an Material und an Verfahrensschritten verbunden.
Aber auch eine Kontaktierung des Halbleiterkörpers solcher Halbleiterbauelemente mittels Bonden ist mit Nachteilen behaftet.
Es besteht daher gerade bei abschaltbaren Leistungs­ halbleiterbauelementen mit geringerer Flächenausdehnung der strukturierten Elektrode das Bedürfnis nach einer in einfacherer Weise erzielbaren stoffschlüssigen Verbindung der Elektrodenstruktur mit einer Kontakt­ platte.
Die bekannten Bauformen weisen einen weiteren Nachteil auf. Jeder streifenförmige Abschnitt der Emitter- Metallisierung ist ganzflächig mit einem Bereich des Kontaktstücks, z.B. einer Molybdänronde, unmittelbar verbunden. Beim Ausschaltverhalten z.B. eines GTO- Thyristors wird ein Teil des zuvor fließenden Durchlaßstromes mit Hilfe einer negativen Gate-Spannung über das Gate abgezogen. Wegen der sehr niederohmigen Verbindung zwischen Emitter-Metallisierung und Kontakt­ stück ist die Zeit, in welcher die Emitterzonenab­ schnitte nach Anlegen der negativen Spannung reagieren, aufgrund von Toleranzen der das Ausschaltverhalten bestimmende Parameter unterschiedlich. Dies hat eine unerwünschte Begrenzung des abschaltbaren Anodenstromes zur Folge.
Untersuchungen haben ergeben, daß dieser Nachteil mit einem definierten elektrischen Widerstand zwischen jedem Kontaktstückbereich und dem zugehörigen Emitter- Metallisierungsabschnitt weitgehend beseitigt werden kann. Dabei soll der Widerstand vom Kontaktstück zur Mitte des Metallisierungsabschnittes größer sein als zum Rand des letzteren. Damit wird in Analogie zur Verwendung sogenannter Ballastwiderstände bei der Parallelschaltung von Halbleiterbauelementen ein Ausgleich der oben genannten, unerwünschten Toleranzen erzielt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei abschalt­ baren Halbleiterbauelementen mit strukturierter Elektrode in einer gegenüber bekannten Bauformen einfacheren Weise eine stoffschlüssige Verbindung der strukturierten Elektrode mit einer Kontaktplatte zu erzielen und zur Verbesserung des Abschaltverhaltens eine Metallisierung der Emitterzonenabschnitte der Elektrode zu schaffen, bei welcher diese Abschnitte über definierte Widerstände mit Stromleiterteilen verbunden sind.
Die Lösung der Aufgabe besteht bei einem Halbleiter­ bauelement der eingangs erwähnten Art in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 11 angegeben.
Anhand des in der Figur dargestellten Ausführungs­ beispiels wird die Erfindung erläutert. Die Figur zeigt im Querschnitt einen scheibenförmigen Halbleiterkörper eines GTO-Thyristors und die stoffschlüssige Anordnung einer Kontaktplatte auf dem Halbleiterkörper.
Der Halbleiterkörper (I) aus einer hochohmigen, n-leitenden Mittelzone (1), je einer daran angrenzenden, p-leitenden Zone (2, 3) und den in die als Steuerbasis­ zone dienende Zone (2) eingelassen angeordneten Emitterzonenabschnitte (4) zeigt den üblichen Aufbau für ein schaltbares Halbleitergleichrichterelement. Die beiden Funktionsbereiche, nämlich der Steuer­ strombereich und der Laststrombereich, sind jeweils streifenförmig unterteilt ausgebildet, abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet und bilden gemeinsam die eine der beiden Hauptflächen des Halbleiterkörpers (I). Jeder streifenförmige Teil des Steuerstrombereichs, d.h. der zwischen zwei benachbarten Emitterzonen­ abschnitten (4) liegende Basiszonenteil (2 a), ist mit einer Metallisierung (6) versehen. Diese Basiszonen- Metallisierung (6) ist mit einer ersten Isolierschicht (7) überzogen, die für eine einwandfreie Abdeckung der bei der Druckkontaktierung des Aufbaus dem Kontaktdruck unterworfenen Basiszonen-Metallisierung (6) geeignet ausgebildet ist. Die erste Isolierschicht (7) überlappt jeweils den zwischen Basiszonenteil (2 a) und Emitterzonenabschnitt (4) an die Oberfläche tretenden pn-Übergang.
Die freien Oberflächen der Emitterzonenabschnitte (4), bis auf die Stellen für Anschlußleiterteile, und die erste Isolierschicht (7) sind gemeinsam mit einer durchgehenden zweiten, als Emitter-Metallisierung (8) bezeichneten Metallschicht abgedeckt.
Durch die streifenförmigen Erhebungen der ersten Metallisierung (6) zwischen benachbarten Emitterzonen­ abschnitten (4) ist die Beschichtung der Halbleiter­ oberfläche aus Kontaktmetall und Isoliermaterial jeweils stufenförmig abgesetzt ausgebildet. Dabei bilden die über den Basiszonenteilen (2 a) liegenden, tafelförmigen Aufsätze (8 c) der Emitter-Metallisierung (8) die Kontaktfläche für die stoffschlüssige Verbindung der Metallisierung (8) mit einer ebenen Kontaktplatte (12), z.B. aus Molybdän.
Mit einer solchen Beschichtung der Halbleiteroberfläche ist in besonders einfacher Weise eine beliebige Strukturierung einer Elektrode des Halbleiterkörpers bei Bauelementen der eingangs genannten Art unabhängig von der Bemessung der Funktionsbereiche erzielbar.
Die Emitter-Metallisierung (8) ist jeweils zwischen der Symmetrielinie jedes Aufsatzes (8 c) und der Symmetrie­ linie eines benachbarten Emitterzonenabschnittes (4) als definierter Strompfad vorgesehen. Sie ist zu diesem Zweck gegen eine darüber angeordnete metallische Zwischenschicht (11) durch eine zusammenhängende zweite Isolierschicht (9) abgedeckt. An diesem definierten Strompfad entsteht beim Abschalten des Bauelements ein Spannungsabfall, der mit durch Material und Bemessung der Emitter-Metallisierung (8) bestimmt ist. Er beträgt beim Einsatz des Halbleiterbauelements unter Nennbelastung wenigstens 10 mV. Diese zweite Isolierschicht (9) weist an jedem Aufsatz (8 c) eine Öffnung (10) als Kontakt­ fenster zur Verbindung der Emitter-Metallisierung (8) mit einer Kontaktplatte (12) auf. Der durch die elektrisch isolierte Anordnung der Emitter-Metallisierung (8) gebildete Querwiderstand in derselben zwischen einer Kontaktstelle für die Kontaktplatte (12) und der Symmetrielinie eines der benachbarten Emitterzonenab­ schnitte (4) setzt sich aus den Teilwiderständen R 1 und R 2 zusammen. Der Teilwiderstand R 1 entsteht beim Einsatz des Halbleiterbauelements in dem Abschnitt der Emitter-Metallisierung (8) zwischen dem Rand der zweiten Isolierschicht (9) auf dem Aufsatz (8 c) und dem Rand der ersten Isolierschicht (7) auf dem Emitterzonen­ abschnitt (4). Der Teilwiderstand R 2 ergibt sich aus dem weiteren Abschnitt der Emitter-Metallisierung (8) in dem daran anschließenden Strompfad bis zur Symmetrielinie dieses Emitterzonenabschnittes. Der Rand der Öffnung (10) in der zweiten Isolierschicht (9) weist eine konstante Entfernung zum Rand des zugeordneten Emitterzonenabschnittes (4) auf. Diese Entfernung ist im wesentlichen durch die Bemessung des jeweiligen Basiszonenbereichs und seiner Metallisierung (6) bestimmt. Der Querwiderstand R 1 + R 2 ist dann durch diese Entfernung sowie durch Dicke und Material der Emitter-Metallisierung (8) in dem betreffenden Bereich festgelegt. Auf diese Weise sind überraschend einfach definierte Widerstände in den Strompfaden der Emitter­ zonenabschnitte gebildet, welche die gewünschte Verbesserung des Abschaltverhaltens des eingangs genannten Halbleiterbauelements ergeben. Die Größe sämtlicher Öffnungen (10) ist jedoch für die Strombelastbarkeit des Halbleiterbauelements bestimmend. Die annähernd durch die Emitterzonenabschnitte (4) vorgegebene aktive Fläche ist daher im wesentlichen durch angepaßte Ausdehnung der Öffnungen (10) gewährleistet.
Im weiteren ist auf die zweite Isolierschicht (9) die metallische Kontaktschicht (11) aufgebracht, die lediglich in den Öffnungen (10) mit der Emitter- Metallisierung (8) galvanisch verbunden ist. Die Schicht (11) besteht in vorteilhafter Weise aus einem Weichlot oder einem metallhaltigen Kleber mit hohem Anteil an einem Kontaktmetall und ist an der freien Oberseite im wesentlichen plan ausgebildet. Die stoffschlüssige Kontaktierung der Emitter-Metallisierung (8) mit der Kontaktplatte (12) ist durch ganzflächiges Verbinden der letzteren mit der Kontakt­ schicht (11) hergestellt.
Als Material der ersten Isolierschicht (7) eignen sich die anorganischen Verbindungen des Materials des Halbleiterkörpers wie SiO, SiO2, Si3N4 sowie Gläser auf Silikatbasis, z.B. Zinkborsilikatglas. Weiterhin eignen sich Aluminiumoxid Al2O3. Es sind jedoch auch organische Schichten aus einem Polyimid verwend­ bar. Die Dicke dieser ersten Isolierschicht (7) soll wenigstens 0,1 µm betragen und ist vorzugsweise 0,5 bis 30 µm .
Als Material für die Basiszonen-Metallisierung (6) kann Aluminium oder eine Schichtenfolge aus den Metallen Aluminium, Chrom, Nickel, Silber vorgesehen sein. Damit ist die Forderung erfüllt, daß dieser metallische Überzug der Basiszonenteile (2 a) eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzen muß, um die darin auftretenden lateralen Spannungsabfälle möglichst klein zu halten.
Als Material für die Emitter-Metallisierung (8) eignen sich Legierungen aus oder mit Nickel und Chrom. Es sind bevorzugt Chrom- Nickel-Legierungen mit einem Anteil von Nickel im Bereich von 35 bis 60 Gewichtsprozent vorgesehen. Günstige Ergebnisse wurden mit einer Chrom-Nickel-Legierung mit 40 Gewichtsprozent Nickel, Rest Chrom erzielt. Anstelle von Nickel kann das Material der Emitter- Metallisierung (8) auch Siliziumoxid enthalten.
Die Metallisierungen (6, 8) können z.B. durch Aufdampfen oder Sputtern erzeugt und in einem nachfolgenden Temperaturschritt noch mit dem darunterliegenden Material fest verbunden werden. Der Abstand zwischen Basiszonen-Metallisierung (6) und Emitter­ zonenabschnitt (4) ist wenigstens 5 µm und kann bis 500 µm betragen.
Typische Werte des Aufbaus des Halbleiterkörpers gemäß der Erfindung sind für die Breite der Emitterzonen­ abschnitte (4) 200 µm, den Abstand der Symmetrieebenen dieser Abschnitte 200 µm, die Dicke der Basiszonen- Metallisierung 8 µm, die Dicke der Isolierschichten (7, 9) je 5 µm und die Dicke der Emitter-Metallisierung (8) 6 µm. Die Basiszonen-Metallisierung besteht aus Aluminium, die Emitter-Metallisierung aus einer Nickel/ Chrom-Legierung mit z.B. 45 Gewichtsprozent Nickel. Die Isolierschichten (7, 9) bestehen aus Siliziumnitrid Si3N4. Als Material für die Kontaktschicht (11) ist ein Bleilot vorgesehen. Die Dicke der Kontaktschicht (11) zwischen dem jeweiligen Aufsatz (8 c) und der Kontakt­ platte (12) beträgt 3 bis 5 µm.
Der abschaltbare Anodenstrom eines GTO-Thyristors mit dem vorgenannten typischen Aufbau ist um ca. 50% höher als derjenige bei bekannten Bauformen.
Zur Herstellung des beschriebenen Halbleiterbauelements wird in einer vorbehandelten großflächigen, vorzugsweise n-leitenden Halbleiterausgangsscheibe durch beidseitiges Dotieren eine pnp-Schichtenfolge (1, 2, 3) erzeugt. Anschließend wird mit Hilfe eines Maskierprozesses das Muster der Emitterzonenabschnitte (4) hergestellt. Danach werden die Basiszonenteile (2 a) mit Hilfe einer weiteren Maskierung mit einer Metallisierung (6) versehen. Im Anschluß daran wird die gesamte Oberfläche mit einer ersten Isolierschicht (7) z.B. aus Siliziumnitrid abgedeckt. In einem nachfolgenden selektiven Ätzschritt werden sämtliche Emitterzonenabschnitte soweit freigelegt, daß die verbleibende erste Isolierschicht (7) noch den Gate-Übergang zwischen einem Basiszonenteil (2 a) und dem benachbarten Emitterzonenabschnitt (4) überdeckt.
Auf die in dieser Weise erzielte, strukturierte Schutzabdeckung des Halbleiterkörpers mit z.B. streifenförmigen Fenstern über den Emitterzonen­ abschnitten (4) wird nunmehr die durchgehende, sämtliche Emitterzonenabschnitte verbindende, zweite Metallisierung, die Emitter-Metallisierung (8), aufgebracht, beispielsweise aufgedampft. Diese hat dann über den Emitterzonenabschnitten die Form einer stufenförmigen Vertiefung und jeweils über den Basiszonen-Metallisierungen (6) die Form eines tafelförmigen Aufsatzes mit der freien Auflagefläche (8 c).
In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Emitter- Metallisierung (8) mit einer zweiten Isolierschicht (9) aus demselben Material wie die erste Isolierschicht (7) abgedeckt. Durch anschließendes, selektives Abtragen mit Hilfe eines Maskierschrittes wird in der zweiten Isolierschicht (9) im Bereich jeder freien Fläche (8 c) eine Öffnung (10) gebildet, in welcher die Metallisierung (8) an die Oberfläche tritt. Die aus der zweiten Isolierschicht (9) und aus der in den darin angebrachten Öffnungen (10) freiliegenden Emitter-Metallisierung (8) gebildete Oberfläche wird mit einem Lotmetall überzogen. Dabei werden auch die zwischen den Flächen (8 c) bestehenden, durch den stufenförmigen Aufbau der einzelnen Schichten erzeugten Vertiefungen ausgeglichen. Auf diesem Lotmetallüberzug wird die Kontaktplatte (12) durch Löten fest angeordnet. Zu diesem Zweck ist dieselbe weichlötfähig oberflächenbehandelt.

Claims (12)

1. Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper (I), der
  • - eine Folge von schichtförmigen Zonen (1, 2, 3, 4) mit wenigstens zwei zwischenliegenden pn-Über­ gängen und
  • - in wenigstens einer der beiden, die Emitterzone bildenden, äußeren Zonen eine Struktur aufweist, bei welcher Abschnitte der Emitterzone (4) und zwischenliegende Teile (2 a) der angrenzenden Basiszone (2) eine gemeinsame Oberfläche bilden, und
  • - auf den Basiszonenteilen (2 a) mit einer ersten Metallisierung (6) sowie
  • - auf den Emitterzonenabschnitten (4) mit einer zweiten Metallisierung (8), über welcher eine durchgehende Kontaktplatte (10) angebracht ist, versehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - auf jeder ersten Metallisierung (6) eine sich bis über den jeweiligen pn-Übergang zwischen Basis­ zonenteil (2 a) und einem benachbarten Emitter­ zonenabschnitt (4) erstreckende, erste Isolier­ schicht (7) angebracht ist,
  • - die zweite Metallisierung (8) als durchgehende, die erste Isolierschicht (7) und die Emitterzonen­ abschnitte (4) bedeckende Elektrode angeordnet und so bemessen ist, daß der laterale Spannungs­ abfall in der zweiten Metallisierung zwischen der Verbindung derselben zur Kontaktplatte (12) und der Symmetrieebene eines benachbarten Emitterzo­ nenabschnittes (4) beim Einsatz unter Nennbe­ lastung jeweils wenigstens 10 mV beträgt,
  • - auf der durchgehenden zweiten Metallisierung (8) eine zweite Isolierschicht (9) aufgebracht ist, die sämtliche zu kontaktierenden Stellen der bei­ den Metallisierungen freiläßt und über jedem Ba­ siszonenteil (2 a) eine Öffnung (10) aufweist,
  • - auf der zweiten Isolierschicht (9) eine durch­ gehende Kontaktschicht (11) angeordnet ist, die jeweils durch die Öffnungen (10) mit der zweiten Metallisierung verbunden ist, und
  • - auf der durchgehenden Kontaktschicht (11) stoff­ schlüssig eine ebene Kontaktplatte (12) fest auf­ gebracht ist.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als erste Isolierschicht (7) eine anorga­ nische Verbindung des Halbleitermaterials vorgesehen ist.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als anorganische Verbindung des Halbleiter­ materials Siliziumoxid, Siliziumdioxid, Siliziumnitrid oder ein Glas auf Silikatbasis vorgesehen ist.
4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als erste Isolierschicht (7) eine Schicht aus Aluminiumoxid vorgesehen ist.
5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als erste Isolierschicht (7) eine organi­ sche Schicht aus einem Polyimid vorgesehen ist.
6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Isolierschicht (9) aus dem gleichen Material wie die erste Isolierschicht (7) be­ steht.
7. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Isolier­ schichten (7, 9) wenigstens 0,1 µm, vorzugsweise 0,5 bis 30 µm beträgt.
8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Material der zweiten Metallisierung (8) eine Legierung aus oder mit Nickel und Chrom vorgesehen ist.
9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Material der zweiten Metallisierung (8) eine Legierung aus Nickel und Chrom mit einem Anteil an Nickel von 35 bis 60 Gewichtsprozent vorgesehen ist.
10. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Material der zweiten Metallisierung (8) eine Legierung aus Siliziumoxid und Chrom vorgesehen ist.
11. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der zweiten Metallisierung (8) wenigstens 1 µm, vorzugs­ weise 3 bis 30 µm beträgt.
DE19863616185 1986-05-14 1986-05-14 Halbleiterbauelement Granted DE3616185A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19863616185 DE3616185A1 (de) 1986-05-14 1986-05-14 Halbleiterbauelement
JP62502901A JPH01501027A (ja) 1986-05-14 1987-05-13 半導体構成要素
PCT/DE1987/000222 WO1987007081A1 (en) 1986-05-14 1987-05-13 Semi-conductor component
EP87902438A EP0275261A1 (de) 1986-05-14 1987-05-13 Halbleiterbauelement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19863616185 DE3616185A1 (de) 1986-05-14 1986-05-14 Halbleiterbauelement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3616185A1 true DE3616185A1 (de) 1987-11-19
DE3616185C2 DE3616185C2 (de) 1988-10-20

Family

ID=6300786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19863616185 Granted DE3616185A1 (de) 1986-05-14 1986-05-14 Halbleiterbauelement

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0275261A1 (de)
JP (1) JPH01501027A (de)
DE (1) DE3616185A1 (de)
WO (1) WO1987007081A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1030355A1 (de) * 1998-09-10 2000-08-23 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Druckkontakt-halbleiteranordnung

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0389862A3 (de) * 1989-03-29 1990-12-19 Siemens Aktiengesellschaft Abschaltbarer Thyristor
JP3307145B2 (ja) * 1995-03-27 2002-07-24 株式会社日立製作所 パワーチップキャリア及びこれを用いたパワー半導体装置
DE19612838A1 (de) * 1995-11-13 1997-05-15 Asea Brown Boveri Leistungshalbleiterbauelement sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4079409A (en) * 1973-11-27 1978-03-14 Licentia Patent-Verwaltungs G.M.B.H. Thyristor with pressure contacting

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1910736C3 (de) * 1969-03-03 1978-05-11 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Verfahren zum Herstellen von gegeneinander elektrisch isolierten, aus Aluminium bestehenden Leiterbahnen und Anwendung des Verfahrens
JPS57181131A (en) * 1981-04-30 1982-11-08 Toshiba Corp Pressure-contact type semiconductor device
DE3301666A1 (de) * 1983-01-20 1984-07-26 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Verfahren zur herstellung einer mehrschichtigen kontaktmetallisierung
GB2168529B (en) * 1984-12-18 1988-02-03 Marconi Electronic Devices Electrical contacts for semiconductor devices

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4079409A (en) * 1973-11-27 1978-03-14 Licentia Patent-Verwaltungs G.M.B.H. Thyristor with pressure contacting

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-Z: Siemens Forschungs- und Entwicklungs-Bericht, Band 14, Nr. 2, 1985, S. 39-44 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1030355A1 (de) * 1998-09-10 2000-08-23 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Druckkontakt-halbleiteranordnung
EP1030355A4 (de) * 1998-09-10 2006-02-01 Mitsubishi Electric Corp Druckkontakt-halbleiteranordnung

Also Published As

Publication number Publication date
EP0275261A1 (de) 1988-07-27
DE3616185C2 (de) 1988-10-20
JPH01501027A (ja) 1989-04-06
WO1987007081A1 (en) 1987-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1965546C3 (de) Halbleiterbauelement
DE2050289A1 (de)
EP0520294B1 (de) Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2324780B2 (de) Verfahren zum herstellen eines halbleiterbauelements
DE2109191A1 (de) Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE3637513C2 (de)
DE2041727A1 (de) Mittels einer Gate-Elektrode steuerbare Schalteinrichtung
DE2004776C2 (de) Halbleiterbauelement
EP0187953A2 (de) Speicherkassettenschutz
EP0028798A2 (de) Thyristor mit Hilfsemitterelektrode und Verfahren zu seinem Betrieb
DE102013217801A1 (de) Halbleiteranordnung, verfahren zur herstellung einer anzahl von chipbaugruppen, verfahren zur herstellung einer halbleiteranordnung und verfahren zum betrieb einer halbleiteranordnung
DE4300516C2 (de) Leistungshalbleitermodul
DE1639262A1 (de) Halbleiterbauelement mit einer Grossflaechen-Elektrode
DE3209666A1 (de) Halbleitervorrichtung und verfahren zum herstellen eines aufbaumetallkontaktes derselben
DE3616185C2 (de)
DE3616233C2 (de)
DE2723951A1 (de) In zwei quadranten der strom- spannungs-charakteristik schaltbares leistungs-halbleiterbauelement
DE2608813A1 (de) Niedrigsperrende zenerdiode
DE3448379C2 (de) Gate-Abschaltthyristor
DE2936816A1 (de) Buerstenkontakt fuer leistungshalbleiterbauelemente
EP0156022A2 (de) Durch Feldeffekt steuerbares Halbleiterbauelement
DE2606885B2 (de) Halbleiterbauelement
DE3538815A1 (de) Halbleiterbauelement
DE1614653B2 (de) Halbleiteranordnung hoher strombelastbarkeit
DE2855972A1 (de) Halbleiteranordnung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee