DE69110484T2 - Halbleiteranordnung vom Drucktyp mit Nichtlegierungsstruktur. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung des Crimptyps zur Verwendung in der Leistungselektronik, und insbesondere auf eine Halbleitervorrichtung, die als Abschaltthyristor oder -transistor verwendet wird, dessen Wärmeabstrahlung verbessert ist und der eine legierungsfreie Struktur besitzt, bei der die Elektrodenelemente an das Halbleiterpellet bzw. die Halbleiterscheibe angelötet sind.
• Die Struktur der üblichen Halbleitervorrichtung zur Verwendung in der Leistungselektronik basiert auf der Bauweise des Crimptyps, so daß den Bedingungen der Wärmeabstrahlung, des Stromes, der Kapazität, der Explosionssicherheit und des Radius der Halbleiterscheibe entsprochen wird. Die Druckschrift US-A-4,402,004 offenbart eine herkömmliche Starkstrom-Preßpack-Halbleitervorrichtung, die eine Mesastruktur besitzt. Eine andere dieser Halbleitervorrichtungen des Crimptyps ist beispielsweise in der US-Patentanmeldung, Serial-No. 07/422,900, angemeldet am 17. Oktober 1989, veröffentlicht am 26. Februar 1991, Patent Nr. US-A-4,996,586, von H. Matsuda et al., offenbart. Die Druckschrift stellt jedoch keinen Stand der Technik dar.
• Im Falle des in der obigen US-Patentanmeldung offenbarten GTO-Thyristors werden die Elektroden auf jeder der beiden Seiten der Halbleiterscheibe durch ein Elektrodenelement gegen einen Elektroden-Anschlußpol gedrückt. Die Halbleiterscheibe wird somit unter Kontaktgabe angepreßt, ohne daß sie örtlich eine übermäßige Anpreßkraft und -beanspruchung aufnimmt. Im einzelnen ist der Außendurchmesser des Elektrodenelementes, das auf der Kathodenseite der Scheibe plaziert ist, größer als derjenige dem Kathodenelektrodenmusters bemessen, das dem kathodenseitigen Elektrodenelement gegenübersteht, während der Innendurchmesser des ersteren kleiner als derjenige des letzteren bemessen ist. Außerdem ist der Außendurchmesser des Elektrodenelementes, das auf der Anodenseite der Scheibe plaziert ist, größer als derjenige des Anodenelektrodenmusters bemessen, das dem anodenseitigen Elektrodenelement gegenübersteht. Weiter ist der Außendurchmesser des Kathodenelektrodenanschlußpols kleiner als derjenige des Elektrodenelementes bemessen, das dem Kathodenelektrodenanschlußpol gegenübersteht. Schließlich ist weiter der Außendurchmesser des Anodenelektrodenpols kleiner als derjenige des Elektrodenelementes ausgebildet, das dem Anodenelektrodenanschlußpol gegenübersteht.
• Wenn der GTO-Thyristor der oben beschriebenen Struktur im Zeitpunkt seines Abschaltens durch eine besonders hohe Betriebsfrequenz, oder dgl., übermäßig belastet wird, wird am äußeren Randabschnitt der Halbleiterscheibe, wo die Wärmeabstrahlung nicht gut ist, eine positive Rückkopplung verursacht, derart, daß der Leistungsverlust gesteigert wird und die Temperatur der Scheibe angehoben wird, und daß sich dieser Prozeß wiederholt, um so den Leistungsverlust weiter zu steigern und die Temperatur der Scheibe weiter anzuheben. Als Folge wird in diesem Bereich der Scheibe ein Wärmedurchbruch verursacht, der den äußeren Randabschnitt der Scheibe senkrecht durchquert.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Halbleitervorrichtung des Crimptyps zu schaffen, der eine legierungsfreie Struktur besitzt und in der elektrischen Leistungselektronik verwendet wird, wobei eine Halbleiterscheibe und ein Elektroden-Anschlußpol gleichmäßig durch ein Elektrodenelement auf jeder Seite der Scheibe gegeneinander gepreßt werden, um die Wärmeabstrahlung ausgeprägter zu halten und den Wärmedurchbruch aufgrund einer übermäßigen Druckspannung zu verhindern, die im Zeitpunkt der Abschaltung der Vorrichtung auf die Scheibe ausgeübt wird.
• Dieses Ziel der vorliegenden Erfindung kann durch eine Halbleitervorrichtung des Crimptyps erreicht werden, die aufweist: eine Halbleiterscheibe, die mit Hauptelektroden versehen ist, welche auf einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche der Scheibe gebildet sind, und weiter versehen mit einer Steuerelektrode, die mindestens auf einer der Hauptelektroden gebildet und in eine der entsprechenden Hauptelektroden eintritt; ein erstes und ein zweites Elektrodenelement, welche die Halbleiterscheibe zwischen sich aufnehmend positioniert sind und den Hauptelektroden gegenüberstehen; und einen ersten und einen zweiten Elektroden-Anschlußpol, welche die Halbleiterscheibe und die Elektrodenelemente zwischen sich aufnehmend positioniert sind und den Elektrodenelementen gegenüberstehen; wobei jene Seiten der Hauptelektroden, der Elektrodenelemente und der Elektroden-Anschlußpole, die sich einander gegenüberstehen, nicht fest miteinander verbunden, sondern unter Kontaktgabe aneinander gepreßt sind, wobei die Halbleiterscheibe an ihrem äußeren Randabschnitt einen Bereich aufweist, in welchem kein Strom fließt, wobei der äußere Rand jeder der Anschlußpole innerhalb der Außenkante des Bereiches endet, durch den kein Strom fließt, und wobei der Außendurchmesser jedes der Elektrodenelemente größer als derjenige jedes der Elektroden- Anschlußpole ist.
• Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Bereich, durch den kein Strom fließt, auf jeder der Hauptoberflächen der Halbleiterscheibe mit einem Oxidfilm zum Isolieren der Halbleiterscheibe gegen das Elektrodenelement versehen. Eine aus dem gleichen Material wie demjenigen der entsprechenden Hauptelektrode gebildete Schicht ist auf jedem Oxidfilm aufgebracht. Die Oberseite der Hauptelektrode befindet sich auf der gleichen Ebene wie diejenige der auf dem entsprechenden Oxidfilm plazierten Schicht, und diejenige Seite jedes Elektrodenelementes, die der entsprechenden Seite gegenübersteht, ist flach ausgebildet.
• Die vorliegende Erfindung kann bei GTOs des Emitterkurzschlußtyps, des Ahodenkurzschlußtyps, des rückwärts sperrenden Planartyps und des Doppelgatetyps angewandt werden. Sie kann weiter bei bipolaren Transistoren zur Verwendung in der elektrischen Leistungselektronik angewandt werden.
• Gemäß einer Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung wird die gesamte Fläche der Hauptelektrodenbereiche, durch die Strom fließt, durch das Elektrodenelement und den Anschlußpol auf jeder der Hauptoberflächen der Scheibe kontaktgebend angepreßt, um die Stromdichte gleichmäßig zu halten und eine ausgeprägtere Wärmeabstrahlung zu erzielen. Weiter endet der äußere Rand jeder der Elektrodenelemente und der Anschlußpole auf demjenigen Bereich, wo kein Strom durch den Oxidfilm fließt; und der Außendurchmesser des Elektrodenelementes ist kleiner als derjenige des Elektroden- Anschlußpols bemessen. Dies ermöglicht es der gesamten Fläche der Hauptelektrodenbereiche, durch die Strom fließt, gleichmäßig unter Kontaktgabe gegeneinandergepreßt zu werden.
• Die Erfindung kann aufgrund der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden werden.
• Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die ein erstes Beispiel der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
• Fig. 2A-2C sind dazu bestimmt, die Strom- und Druckspannungsverteilungen am äußeren Umfang der Halbleiterscheibe zu erläutern; und
• Fig. 3-5 sind Querschnittsansichten, die ein zweites, drittes und viertes Beispiel der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigen.
• Fig. 1 zeigt ein erstes Beispiel der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem es sich um einen GTO-Thyristor des Anodenkurzschlußtyps mit einer legierungsfreien Struktur handelt. Hauptelemente, die nicht aneinander befestigt sind, sondern nur miteinander in Berührung stehen, sind in Fig. 1 voneinander getrennt dargestellt, so daß der GTO-Thyristor klarer dargestellt wird.
• Im Falle dieses Beispiels besitzt die Halbleiterscheibe 21 eine Vierschichtstruktur, bestehend aus einer P- Emitterschicht 1a, einer N-Basisschicht 1b, einer P- Basisschicht 1c und einer N-Emitterschicht 1d, wenn man sie von der ersten Hauptoberfläche (bzw. in Fig. 1 von unten) der Halbleiterscheibe 21 bis zur zweiten Hauptoberfläche (bzw. der oberen Seite der Fig. 1) derselben her betrachtet. Die P- Emitterschicht 1a ist an ausgewählten Abschnitten auf der ersten Hauptoberfläche (bzw. auf der Seite der Anode) angebracht, wobei sie teilweise die darauf befindliche N- Basisschicht 1b freiläßt. Die N-Emitterschicht 1d ist in eine Vielzahl von inselförmigen Bereichen unterteilt.
• Hauptelektroden (bzw. Kathodenelektroden ) 2k sind auf der auf der zweiten Hauptoberfläche der Halbleiterscheibe 21 befindlichen N-Emitterschicht 1d gebildet, während eine Steuerelektrode (bzw. Gateelektrode) 2g auf der P- Basisschicht 1c gebildet ist. Die Hauptelektroden 2k werden von den Steuerelektroden 2g umschlossen. Mit anderen Worten sind beide Typen dieser Elektroden 2k und 2g auf der zweiten Hauptoberfläche gebildet und greifen ineinander.
• Eine Hauptelektrode (bzw. Anodenelektrode) 2a ist auf der ersten Hauptoberfläche der Halbleiterscheibe 21 gebildet, und die P-Emitterschicht 1a sowie die teilweise exponierte N- Basisschicht 1b sind durch die Hauptelektrode 2a kurzgeschlossen, wodurch die sog. Anoden-Kurzschlußstruktur gebildet wird.
• Die Kathodenelektroden 2k auf der zweiten Hauptoberfläche der Halbleiterscheibe 21 werden von einem Kathodenelektrodenanschlußpol 23k durch ein Kathodenelektrodenelement 24k angepreßt, während die Anodenelektrode 2a auf der ersten Hauptoberfläche von einem Anodenelektrodenanschlußpol 23a durch ein Elektrodenelement 24a angepreßt wird, das auf der Seite der Anode plaziert ist.
• Das auf der Seite der Kathode plazierte Elektrodenelement 24k ist durch Stapeln einer harten Elektrodenplatte 24m, bestehend aus Mo oder W, und mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der im wesentlichen demjenigen der Siliciumscheibe entspricht, auf einer weichen, dünnen Metallplatte 24n gebildet, die aus Al, Ag, Cu, oder dgl., besteht, um zusätzlichen Druck auf die Kathodenelektroden zu übernehmen. Das anodenseitige Elektrodenelement 24a ist eine Elektrodenplatte, bestehend aus W, Mo, oder dgl. Die anodenseitigen und die kathodenseitigen Hauptelektroden, Elektrodenelemente und Elektroden-Anschlußpole sind nicht aneinander befestigt, sondern unter Kontaktgabe aneinandergepreßt, wodurch die sog. legierungsfreie Struktur gebildet wird.
• An der Seite der Halbleiterscheibe 21 wird eine Abfasung durchgeführt, um die Durchbruchspannung zwischen der Anode und der Kathode höher zu halten; und nachdem die abgeschrägte Seite geätzt ist, wird sie mit einem Silikonharz 8 beschichtet, um eine Passivierung (bzw. einen Isolierschutz) zu schaffen. Eine Gatezuleitung 9 ist in hohlen und herausgeschnittenen Abschnitten des Elektroden-Anschlußpols 23k und des Elementes 24k durch eine Positionierungsführung 11k, bestehend aus Isoliermaterial, und durch ein Isolationselement (nicht dargestellt) angeordnet. Ein Ende der Gatezuleitung 9 wird durch eine Anpreßfeder 10 unter Druck in Kontakt mit der Gatelektrode 29 gebracht, während das andere Ende der Zuleitung nach außen verlegt ist, wobei es durch eine Metallhülse 12 läuft, die an der Seite eines Isolierzylinders 6 (bestehend aus Keramik) angelötet ist; und anschließend wird sie durch einen Dichtungsabschnitt 13 versiegelt. Das anodenseitige Elektrodenelement 24a und der Anodenelektrodenanschlußpol 23a sind durch eine Positionierungsführung 11a sowie einen abgestuften Abschnitt 14 dieser Positionierungsführung 11a in Stellung gebracht. Die Elektroden-Anschlußpole 23k, 23a sowie der Isolierzylinder 6 sind mittels ringförmiger Metallplatten (bzw. Abdeckungen) 6k, 6h, 7k und 7a durch Silberlötung verbunden, wobei diese Ringe Schweißringe genannt werden, um eine Packung zu bilden, deren Inneres luftdicht versiegelt ist.
• Wenn Gatezündstrom an die Gateelektroden 29 angelegt wird, während eine Vorwärtsspannung dem GTO-Thyristor mit der oben beschriebenen Struktur zugeführt wird, wird der GTO-Thyristor eingeschaltet. Es fließt nämlich Einschaltstrom (der auch Ladestrom oder Hauptstrom genannt wird) vom Anodenelektrodenanschlußpol 23 herein und aus dem Kathodenelektrodenanschlußpol 23k heraus, wobei er durch das Elektrodenelement 24a, die Anodenelektrode (oder Hauptelektrode) 2a, die Halbleiterscheibe 21, die Kathodenelektroden (oder Hauptelektroden) 2k und das Elektrodenelement 24k fließt. Dieser Strom ist im wesentlichen der gleiche wie im Falle des herkömmlichen SCR. Der herkömmliche SCR wird vom Einschaltzustand in den Ausschaltzustand geschaltet, wenn an ihn in umgekehrter Richtung Hauptstrom durch die Kommutierungsschaltung, etc. herangeführt wird, wohingegen der GTO-Thyristor vom Aus- Zustand in den Ein-Zustand geschaltet wird, wenn an ihn in umgekehrter Richtung Gatestrom herangeführt wird. Hierzu ist die N-Emitterschicht ld des GTO-Thyristors so fein in Inseln unterteilt, daß er leicht ein- und ausgeschaltet wird, wobei jede dieser Inseln der N-Emitterschicht 1d von der Gateelektrode 29 umschlossen ist.
• In der Nähe des äußeren Randes der Kathodenseite (bzw. der Oberseite in Fig. 1) der Halbleiterscheibe 21 ist keine Stufe angebracht, und der Rand befindet sich auf gleicher Höhe wie die Kathodenelektroden 2k, durch die Hauptstrom fließt. Im einzelnen sind die Kathodenelektroden 22k beispielsweise auf einem Oxidfilm 41k in der Nähe des äußeren Randes der Kathodenseite der Halbleiterscheibe 21 angebracht, wobei sich die Kathodenelektroden 2k und 22k in der gleichen Ebene befinden. Dies ist ein Merkmal der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Bereiche, in denen kein Strom fließt und keine Wärme erzeugt wird, werden so am Umfangsbereich der Kathodenseite der Halbleiterscheibe 21 gebildet. Falls nötig, kann der Oxidfilm 41a im anodenseitigen Gebiet der Halbleiterscheibe 21 vorgesehen werden, um einen Bereich 22a zu bilden, in welchem kein Strom am äußeren Umfang der Anodenelektroden 2a fließt.
• Der äußere Rand sowohl des Elektrodenelementes 24k, als auch des auf der Kathodenseite der Scheibe 21a plazierten Anschlußpols 23k endet auf dem Hauptelektrodenbereich 22k, durch den kein Strom fließt, während der äußere Rand des Elektrodenelementes 24a und des auf der Anodenseite der Scheibe 21 plazierten Anschlußpols 23a auf dem Hauptelektrodenbereich 22a endet, durch den kein Strom fließt. Die Elektrodenelemente und Anschlußpole können so durch Anpressen die gesamte Fläche der Hauptelektrodenabschnitte auf diesen Bereichen der Scheibe kontaktieren, wo Strom fließt und Wärme erzeugt wird, wodurch es ermöglicht wird, eine ausgeprägtere Wärmeabstrahlung zu erreichen.
• Um die Elektrodenelemente und Anschlußpole gleichmäßig durch Druck mit der gesamten Oberfläche der Hauptelektrodenabschnitte in Kontakt zu halten, ist der äußere Rand der Elektroden-Abschlußpole 23k und 23a innerhalb des äußeren Randes der Elektrodenelemente 24k und 24a und oberhalb der Hauptelektroden 22k und 22a plaziert, durch die kein Strom fließt. Die Hauptelektroden 2k und 2a, durch welche Strom fließt, können so gleichmäßig angedrückt gehalten werden.
• Die Fig. 2A bis 2C zeigen allgemein Strom- und Druckverteilungen am äußeren Umfang und in dessen Nähe von herkömmlichen GTO-Thyristoren, sowie jene im Falle des in Fig. 1 dargestellten GTO-Thyristors gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 2A zeigt den in der oben zitierten US-Patentanmeldung Nr. 07/422,900 (US-A-4,996,586) offenbarten GTO-Thyristor; und die gleichen Komponenten einer Halbleiterscheibe 1, wie die der in Fig. 1 dargestellten Halbleiterscheibe 21, werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Unterseite eines Elektrodenelementes 4k, das Platten 4m und 4n umfaßt, steht der gesamten Fläche jener Kathodenelektroden 2k auf der Scheibe 1 gegenüber und deckt sie ab, durch die Strom fließt. Die Oberseite des Elektrodenelementes 4k deckt die gesamte Fläche eines Kathodenelektrodenanschlußpols 3k ab, der der Oberseite des Elektrodenelementes 4k gegenübersteht. Der Elektroden-Anschlußpol 3k deckt nicht die gesairite Fläche jener Kathodenelektroden 2k ab, die dem Elektroden- Anschlußpol 3k gegenüberstehen und durch die Strom fließt. Der äußere Rand der Kathodenelektroden 2k ragt nämlich aus dem äußeren Rand des Elektroden-Anschlußpols 3k heraus. Der Strom i (in Fig. 2A durch Pfeile dargestellt) erhöht also am äußeren Randabschnitt der Kathodenelektroden 2k seine Stärke. Wenn unerwartet Überschußstrom fließt, wird daher am äußeren Randabschnitt der Scheibe ein Wärmedurchbruch verursacht, wie oben beschrieben, und zwar wegen der positiven Rückkopplung zwischen Wärmeverlust und Temperatur. In diesem Falle empfangen die Kathodenelektroden 2k auf ihrer gesamten Oberfläche einen gleichmäßigen Druck, wie in Fig. 2A dargestellt.
• Fig. 2B zeigt den herkömmlichen GTO, bei dem die Stromdichteverteilung im äußeren Randabschnitt der Scheibe gleichmäßig ausgebildet ist; und in diesem Falle sind die gleichen Komponenten wie die der in Fig. 2A dargestellten Scheibe mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Der Außendurchmesser des Kathodenelektrodenanschlußpols 3k ist soweit vergrößert, daß er die gesamte Fläche der Kathodenelektroden 2k abdeckt, die dem Anschlußpol 3k gegenüberstehen und durch die Strom fließt. Wie durch die Strompfeile in Fig. 2B dargestellt, kann so die Ungleichmäßigkeit der Stromdichteverteilung im äußeren Randabschnitt der Scheibe verringert werden. Da der äußere Rand des Kathodenelektrodenanschlußpols 3k aus dem äußeren Rand der Kathodenelektroden 2k herausragt, ist aber der Endrand 2t der äußeren Kathodenelektrode 2k einer starken Druckspannung ausgesetzt und wird durch intermittierende Wärmezyklen verformt, wodurch zwischen der Kathode und den Gateelektroden ein Kurzschluß verursacht wird.
• Fig. 2C zeigt den in Fig. 1 dargestellten GTO der vorliegenden Erfindung, wobei die gleichen Komponenten wie die in Fig. 1 durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Die Außenränder der Kathodenelektrodenelemente 24k und des Elektroden-Anschlußpols 23k enden auf der Kathodenelektrode 22k, durch die kein Strom fließt. Mit anderen Worten bedecken sowohl das Elektrodenelement 24k, als auch der Elektrodenanschlußpol 23k die gesamte Fläche der Kathodenelektroden 2k ab, durch welche Strom fließt, so daß die Ungleichmäßigkeit der Stromdichteverteilung im äußeren Randabschnitt der Scheibe 1 verringert wird. Darüber hinaus ist der äußere Rand des Elektrodenanschlußpols 23k innerhalb des äußeren Randes des Elektrodenanschlußpols 24k sowie auf der Kathodenelektrode 22k positioniert, so daß die gesamte Fläche der Kathodenelektroden auf dieser Fläche der Scheibe, in der Strom fließt und Wärme erzeugt wird, gleichmäßig vom Elektrodenanschlußpol 23k durch das Kathodenelektrodenelement 24k angepreßt wird.
• Obwohl bei der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Hauptelektrode 22k oder 22a, durch die kein Strom fließt, am äußeren Randabschnitt der Scheibe mit dem zwischen ihnen eingefügten Oxidfilm 21k oder 21a gebildet worden ist, kann so vorgegangen werden, daß keine der Hauptelektroden 22k oder 22a gebildet wird, und daß stattdessen der Oxidfilm 41k oder 41a dicker ausgebildet wird, um das gleiche Niveau wie die Hauptelektroden 2k oder 2a zu erreichen. Statt des Oxidfilms können auch andere Isolierfilme, wie etwa ein nitrierter Film, verwendet werden.
• Die Fig. 3 bis 5 sind Querschnitte, welche Hauptabschnitte des zweiten, dritten und vierten Beispiels der Halbleitervorrichtung des Crimptyps gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, bei denen die Baugruppe, bestehend aus dem Isolierzylinder, der Gatezuleitung und den Positionierungsführungen, der Klarheit halber fortgelassen ist. Die gleichen Komponenten wie die in Fig. 1 dargestellten werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung dieser Komponenten unterbleibt.
• Das in Fig. 3 dargestellte zweite Beispiel ist ein GTO- Thyristor des rückwärts sperrenden Planartyps, der sich vom ersten Beispiel des in Fig. 1 dargestellten GTO-Thyristors in der nachstehend beschriebenen Weise unterscheidet.
• Eine P-Basisschicht 31c und eine N-Emitterschicht 31d sind planar ausgeführt, und Kathodenelektroden 32k und Gateelektroden 32g sind ineinandergreifend in der gleichen Ebene auf einer zweiten Hauptoberfläche (bzw. Kathodenseite) einer Halbleiterscheibe 31 gebildet. Eine P-Emitterschicht 31a ist vollständig über einer ersten Hauptoberfläche (bzw. Anodenseite) der Scheibe angebracht, und eine P +- Emitterschicht 31ap hoher Dichte ist an einem gewählten Abschnitt in der P-Emitterschicht 31a gebildet. Am äußeren Randabschnitt jeder der Hauptoberflächen der Scheibe 31 ist eine Hauptelektrode mit einem zwischen ihnen eingefügten Oxidfilm 40 gebildet. Ein Bereich 30, durch den kein Strom fließt, ist daher am äußeren Randabschnitt jedes der Hauptflächen der Scheibe 31 gebildet. Ein auf der Kathodenseite der Scheibe plaziertes Elektrodenelemente 34k weist keine weiche, dünne Metalplatte auf und besteht aus einer Platte aus W (oder Mo). Diejenige Seite des Elektrodenelementes 34k, das der Kathodenelektrode 32k und der Gateelektrode 32g gegenübersteht, ist uneben ausgebildet, so daß sie nicht die Gateelektroden 32g berührt. Der äußere Rand jedes Elektrodenelementes 34k, 34a und der Elektroden- Anschlußpole 33k, 33a endet auf dem Bereich 30 der Scheibe 31, und der Außendurchmesser jeder dieser Elektrodenelemente ist größer als derjenige der Elektrodenanschlußpole bemessen.
• Das dritte in Fig. 4 dargestellte Beispiel ist ein herkömmlicher Thyristor des Emitterkurzschlußtyps. Eine N- Emitterschicht 51d ist teilweise auf einer zweiten Hauptoberfläche (bzw. Kathodenseite) einer Halbleiterscheibe 51 gebildet, wobei ein Teil einer P-Basisschicht 51c auf der Oberfläche des Substrats freigelegt, eine Kathodenelektrode 52k flach ausgebildet ist, und die N-Emitterschicht 51d sowie die P-Basisschicht 51d untereinander kurzgeschlossen sind. Eine P-Emitterschicht 51a ist ganz über einer ersten Hauptoberfläche (bzw. Anodenseite) der Scheibe 51 gebildet, und in der P-Emitterschicht 51a ist eine P+-Emitterschicht 51ap hoher Dichte aufgebracht. Die Kathodenelektrode 52k und die Anodenelektrode 52a sind am äußeren Randabschnitt jeder der Hauptoberflächen der Scheibe 51 mit einem Oxidfilm 40 versehen, um so den Bereich 30 zu bilden, durch den kein Strom fließt. Ein kathodenseitiges Elektrodenelemente 54k benötigt keine weiche, dünne Metallplatte, sondern verwendet eine aus W, oder dgl., hergestellte Elektrodenplatte, um die Kathodenelektrode 52k direkt anzupressen. Auch in diesem Falle endet der äußere Rand jeder der Elektrodenelemente 54k, 54a und der Anschlußpole 53k, 53a auf dem Bereich 30, in welchem kein Strom fließt; und der Außendurchmesser jeder der Elektrodenelemente ist größer als der jedes der Elektrodenpole bemessen.
• Das vierte in Fig. 5 dargestellte Beispiel ist ein GTO- Thyristor des Doppelgatetyps. Eine Halbleiterscheibe 61 besitzt ein Laminarstruktur, die eine mehrfach unterteilte N- Emitterschicht 61d, eine P-Basisschicht 61c, eine N- Basisschicht 61b, eine N-Pufferschicht 61e und eine mehrfach unterteilte P-Emitterschicht 61a umfaßt. Kathodenelektroden 62k sind auf der N-Emitterschicht 61d gebildet; Anodenelektroden 62a sind auf der P-Emitterschicht 61a gebildet; eine erste Gateelektrode 62gk ist auf der P- Basisschicht 62c gebildet; und eine zweite Gateelektrode 62ga ist auf der N-Pufferschicht 61e gebildet. Die Haupt- und die Steuerelektrode sind in diesem Falle ineinandergreifend auf jeder Seite der ersten und der zweiten Oberfläche der Halbleiterscheibe angebracht. Am äußeren Randabschnitt jeder der Hauptoberflächen der Halbleiterscheibe 61 ist kein abgestufter Abschnitt vorgesehen; wohl aber ragt ein Vorsprung, der die gleiche Höhe wie die Hauptelektroden 62k oder 62a hat und den Oxidfilm 40 aufweist, hervor, um den Bereich 30 zu bilden, durch den kein Strom fließt. Auch in diesem Falle endet der äußere Rand jedes der Elektrodenelemente 64k, 64a und der Anschlußpole 63k, 63a auf dem Bereich 30, wo kein Strom fließt. Der Außendurchmesser jedes der Elektrodenelemente ist größer als der jedes der Elektrodenpole bemessen.
• Die Funktionen und Vorteile des zweiten, dritten und vierten Beispiels gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechen im wesentlichen denjenigen des ersten Beispiels.

Claims (10)

1. Halbleitervorrichtung des Crimptyps, die aufweist:

- eine Halbleiterscheibe (2), die mit Hauptelektroden (2a, 2k) versehen ist, welche auf einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche der Scheibe gebildet sind, und weiter versehen mit einer Steuerelektrode (2g), die mindestens auf einer der Hauptelektroden gebildet und in eine der entsprechenden Hauptelektroden eintritt; ein erstes und ein zweites Elektrodenelement (24a, 24k), welche die Halbleiterscheibe zwischen sich aufnehmend positioniert sind und den Hauptelektroden gegenüberstehen; und einen ersten und einen zweiten Elektroden-Anschlußpol (23a, 23k), welche die Halbleiterscheibe und die Elektrodenelemente zwischen sich aufnehmend positioniert sind und den Elektrodenelementen gegenüberstehen; wobei jene Seiten der Hauptelektroden, der Elektrodenelemente und der Elektroden-Anschlußpole, die sich einander gegenüberstehen, nicht fest miteinander verbunden, sondern unter Kontaktgabe aneinander gepreßt sind, wobei die Halbleiterscheibe an ihrem äußeren Randabschnitt einen Bereich (22a, 22k) aufweist, in welchem kein Strom fließt, wobei der äußere Rand jeder der Anschlußpole innerhalb der Außenkante des Bereiches endet, durch den kein Strom fließt, und der Außendurchmesser jedes der Elektrodenelemente größer als derjenige jedes der Elektroden- Anschlußpole ist.

2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der der äußere Rand jedes Elektrodenelementes und Anschlußpols auf dem Bereich endet, durch den kein Strom fließt.

3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Oberseite des Bereiches, durch den kein Strom fließt, in der gleichen Ebene liegt wie die jeder Hauptelektrode, und bei der die Seite jedes Elektrodenelementes, das der entsprechenden Oberseite gegenübersteht, flach ausgebildet ist.

4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Bereich, durch den kein Strom fließt, auf jeder der Hauptoberflächen der Halbleiterscheibe mit einem Oxidfilm (41k) zum Isolieren des Elektrodenelementes gegen die Halbleiterscheibe versehen ist.

5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, bei der eine Schicht, die aus dem gleichen Material, wie demjenigen der entsprechenden Hauptelektrode besteht, auf dem Oxidfilm gebildet ist.

6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Oberseite jeder Hauptelektrode die gleiche Höhe wie die der auf dem Oxidfilm gebildeten Schicht aufweist, und bei der die Seite des Elektrodenelementes, die der Oberseite gegenübersteht, flach ist.

7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung ein Abschaltthyristor des Emitterkurzschlußtyps ist.

8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung ein Abschaltthyristor des Anodenkurzschlußtyps ist.

9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung ein Abschaltthyristor des rückwärts sperrenden Planartyps ist.

10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung ein Abschaltthyristor des Doppelgatetyps ist.