[其他]半导体器件

说明书

本发明涉及一种半导体器件，该器件包括一个半导体基片，在该基片的一主表面上有一个与主电极相接触的区域和一个与控制电极相接触的区域;与半导体基片相接触的一个控制电极和一个主电极，该主电极具有一个凹槽，在该凹槽内容纳控制电极和一个把控制电极压在半导体基片上的弹簧;以及一个控制电极的引出线。

一些功率较大的可控半导体器件其特征在于，大电流只在控制电极上存在一个短时间。例如，这些器件包括闸门关断（GTO）闸流管，在这些器件中为切断元件需要大电流。为了使此类半导体器件正常工作，至关重要的是要求对半导体基片的整个闸门区域无延迟而均匀地提供电流。已经发现，用一种环形结构的控制电极极容易实现此点。

而重要的事情是要寻求一种布局，使设置在半导体基片同一主表面上的主电极和控制电极的接触区域能准确地与主电极和控制电极相接合。

DE-A1-3538815公开了这样一种可能的布局。其相应的器件介绍如下。

一个园形半导体基片，在其一个主表面上呈现一个与主电极相接触的区域和一个与控制电极相接触的区域。与控制电极相接触的区域是环形的，因而，与主电极相接触的区域被分为两个分离的区域（一个园和一个闭环）。主电极是园板形的，在面向半导体基片一侧，具有一个环形凹槽，在其内容纳一个环形控制电极，控制电极设置在凹槽内，在其竖直方向上可移位，并借助一个同时也设置在凹槽内的螺旋弹簧，使其保持与半导体基片接触。

一种涂敷于控制电极上的氟化塑料膜被用作控制电极与主电极之间的绝缘物。控制电极面向半导体基片的一侧未被塑料膜封闭，并为了减小接触电阻，敷以银层。

控制电极通过一根导线引出。在主电极与半导体基片之间设置一个起加强作用的钼板，它同时也可以减少半导体基片的热应力。

控制电极的制法如下。取一个有予定尺寸和尺寸公差的（例如铜质的）金属环，用掩模法使其表面形成与半导体基片相接触的接触区域和与引线的连结点，并喷涂所要求的塑料，形成对主电极的绝缘膜。将导线焊接在控制电极上专供焊引线的位置。在面向半导体基片的无塑料层的表面上敷以银层，并作回火热处理。

上面介绍的，在DE-A1-3538815中公开的半导体器件的问题在于，它缺乏足够的机械强度，以及生产成本高。对于控制电极来说，尤其如此。已发现，采用塑料涂敷，在实用上是危险的。一方面，塑料的选用事实上受限制，因为它必须与控制电极的金属表面粘得牢才行;另一方面，不易形成均匀而不开裂的塑料膜层。而且，使用掩模技术总是高成本的。

本发明的目的是，提出一种如下所述的半导体器件，使其控制电极可容易又准确地加以安置，并以均匀分布的压力保持与半导体基片相接触，而且，以简单可靠的方法与主电极相绝缘。

实现所述目的之解决办法是如附图所示，采用一个分立的绝缘体（8），使得将控制电极（4）与主电极（3）互相绝缘，控制电极（4）可在垂直于主电极（2）的方向上相对于绝缘体（8）位移。

从以下的叙述中，可以看到本发明实现的各种优点。

根据本发明的一种半导体器件包括：一个半导体基片，在该基片的一主表面上有一个与主电极相接触的区域和一个与控制电极相接触的区域;与半导体基片相接触的一个控制电极和一个主电极;以及一个控制电极引出线。该主电极具有一个凹槽，在该凹槽内容纳一个控制电极和一个把控制电极压在半导体基片上的弹簧。此外，在凹槽内还设置有一个分立的绝缘体，用以将主电极与可以相对绝缘体移动的控制电极隔开。

采用分立的绝缘体，使得绝缘体材料的选择可有极大的自由度，而不必仅限于是能与金属控制电极粘结良好的塑料。此外，由于完全省去掩模方法的采用，大大简化控制电极的制作。

按本发明的一个优选实施例，绝缘体呈现U型截面，按套筒方法衬在凹槽之内，并使该U型截面上的两个端部自凹槽凸出。这就使得作为加强板的钼盘可简单而准确地装在电极和半导体基片之间。

下面，参考附图1～3，借助对实施例的说明来阐述本发明。

图1表示根据已有技术的一种具有环形控制电极的半导体基片的透视图。

图2表示根据本发明的半导体器件的一个实施例的轴向剖面图。

图3a表示一个环形波纹弹簧的剖面图。

图3b表示该波纹弹簧的顶视图。

图1中表示一个园形半导体基片1，在其内按通常方法，安置一个闸门关断闸流管。根据已有技术，该半导体基片1在其一个主表面2有一个阴极区域及一个控制极区域，它们按手指形状互相衔接，如所公知。该控制极区域与一个也是公知的环形控制电极4相接触。此外，图1中表示出控制电极引出线7。