DE10330053A1 - Semiconductor component with pressure contact and its round surround, e.g. high voltage (HV) thyristor for HV rectifier for distribution of electric energy, comprising connecting electrode on one semiconductor side - Google Patents

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Abstract

Semiconductor component with pressure contact comprises semiconductor substrate (10) with connecting electrode (12) at one side (101) of substrate. On electrode is deposited plate-shaped, conductive round surround (16) with edge (16A).Round surround is fitted with compressible pressure plate (20). Round surround tapers towards its edge. Preferably round surround contains central section (161) and edge section (162). Deposition face of pressure plate on surround is smaller than that of surround on semiconductor. Independent claims are included for surround for pressure contact.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einem Druckkontakt und eine Ronde für einen Druckkontakt eines Halbleiterbauelements.The The present invention relates to a semiconductor device having a Pressure contact and a blank for a pressure contact of a semiconductor device.

Zur Kontaktierung hochspannungsfester und hochstromfester Bauelemente ist es bekannt, Druckkontakte vorzusehen. Beispiele für solche hochspannungsfesten Halbleiterbauelemente sind Hochvolt-Thyristoren, die die zentralen Bauelemente in Hochspannungsumrichtern zur Verteilung elektrischer Energie sind. Für solche Anlagen gelten hohe Anforderungen an die Bauelemente-Zuverlässigkeit.to Contacting high-voltage-resistant and high-current-resistant components it is known to provide pressure contacts. Examples of such high-voltage-resistant semiconductor components are high-voltage thyristors, the central components in high voltage converters for distribution are electrical energy. For such systems are subject to high demands on the component reliability.

Die Kontaktierung eines solchen Hochvolt-Thyristors mittels eines Druckkontaktes wird nachfolgend für ein bekanntes Bauelement anhand der 1 erläutert, wobei 1a einen Querschnitt des Bauelements in Seitenansicht in der in 1b eingezeichneten Schnittebene A-A und 1b einen Querschnitt des Bauelements in Draufsicht der in 1a eingezeichneten Schnittebene B-B zeigt.The contacting of such a high-voltage thyristor by means of a pressure contact is below for a known device based on the 1 explains 1a a cross-section of the device in side view in the in 1b Plotted sectional plane AA and 1b a cross-section of the device in plan view of the in 1a drawn section plane BB shows.

Das Bauelement umfasst ein Halbleitersubstrat 10, beispielsweise aus Silizium, das auf eine Trägerscheibe 18 aufgebracht ist. diese Trägerscheibe besteht aus einem gut elektrisch leitfähigen Material und besitzt einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Halbleitersubstrat 10. Bei Verwendung eines Siliziumsubstrates besteht diese Trägerscheibe 18 beispielsweise aus Molybdän. Die Trägerscheibe 18 liegt auf einer Anschlussplatte 22 auf, die beispielsweise durch den Boden eines die Anordnung umgebenden Gehäuses gebildet ist und die den von außen zugänglichen Anodenanschluss des Bauelements bildet. Diese Anschlussplatte 22 besteht beispielsweise aus Kupfer, das eine gute thermischen Leitfähigkeit aufweist.The device comprises a semiconductor substrate 10 , For example, made of silicon, on a carrier disk 18 is applied. This carrier disk consists of a good electrically conductive material and has a similar coefficient of thermal expansion as the semiconductor substrate 10 , When using a silicon substrate, this carrier disk is made 18 for example, molybdenum. The carrier disk 18 lies on a connection plate 22 on, which is formed for example by the bottom of a housing surrounding the assembly and which forms the externally accessible anode terminal of the device. This connection plate 22 For example, consists of copper, which has a good thermal conductivity.

An der dem Träger 18 abgewandten Seite des Substrats 10 ist eine erste Metallisierung 12 aufgebracht, die den Kathodenanschluss bzw. Emitteranschluss des Bauelements bildet. Eine zweite Metallisierung 14 bildet den Gate-Anschluss, wobei sich in dem dargestellten Beispiel die Gate-Struktur 14, die zum Zünden des Bauelements dient, fingerartig verzweigt. In nicht näher dargestellter Weise kann bei derartigen Bauelementen auch eine sogenannte Amplifying-Gate-Struktur vorgesehen sein, die beispielsweise in Schulze et al.:" Light Triggered 8 kV Thyristor with a New Type of Integrated Breakover Diode", PCIM '96, Nürnberg, pp. 465–472 beschrieben ist.At the the carrier 18 opposite side of the substrate 10 is a first metallization 12 applied, which forms the cathode terminal or emitter terminal of the device. A second metallization 14 forms the gate terminal, wherein in the example shown, the gate structure 14 , which serves to ignite the component, branched finger-like. In a manner not shown in such components, a so-called amplifying gate structure may be provided, for example, in Schulze et al .: "Light Triggered 8 kV thyristor with a New Type of Integrated Breakover Diode", PCIM '96, Nuremberg, pp. 465-472.

Bei der Kontaktierung des Kathodenanschlusses 12 muss gewährleistet sein, dass die Kathode 12 und die Zündstruktur 14 nicht elektrisch miteinander verbunden werden. Aus diesem Grund ist eine sogenannte "Ronde" vorgesehen, die auf die Kathodenmetallisierung 12 aufgebracht ist und die eine Aussparung 163 im Bereich der Zündstruktur 14 aufweist. Auf diese Ronde 16 ist abschließend eine Druckplatte 20 aufgebracht, die beispielsweise durch den Deckel des die Anordnung umgebenden Gehäuses gebildet ist, wobei diese Druckplatte 20 mit Druck beaufschlagbar ist und den von außen zugänglichen Kathodenanschluss des Bauelements bildet. Die Ronde 16 besteht aus einem elektrisch leitenden Material und stellt somit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Druckplatte 20 und dem Kathodenanschluss 12 her, verhindert wegen der Aussparungen 163 jedoch eine Kontaktierung der Zündstruktur 14 durch die Druckplatte 20. Die Druckplatte 20 besteht beispielsweise aus Kupfer und wird zur Sicherstellung einer elektrischen Kontaktierung des Bauelements mit einem Anpressdruck zwischen 10 und 20 MPa beaufschlagt.When contacting the cathode connection 12 must be ensured that the cathode 12 and the ignition structure 14 not be electrically connected to each other. For this reason, a so-called "Ronde" is provided, which is based on the cathode metallization 12 is applied and the one recess 163 in the field of ignition structure 14 having. On this plate 16 is finally a pressure plate 20 applied, which is formed for example by the cover of the housing surrounding the assembly, said pressure plate 20 can be acted upon with pressure and forms the externally accessible cathode terminal of the device. The round plate 16 consists of an electrically conductive material and thus provides an electrically conductive connection between the pressure plate 20 and the cathode terminal 12 ago, prevented because of the recesses 163 However, a contacting of the ignition structure 14 through the pressure plate 20 , The printing plate 20 consists for example of copper and is applied to ensure electrical contact of the device with a contact pressure between 10 and 20 MPa.

Da zwischen der Vorder- und der Rückseite des Siliziumsubstrats 10 bei Betrieb des dargestellten vertikalen Bauelementes hohe elektrische Spannungen auftreten, wird der Rand des Substrates 10 in nicht näher dargestellter Weise mit einem Isolationsmaterial, beispielsweise aus Siliconkautschuk umgossen. Die Ronde 12 reicht dadurch nicht bis zum Rand des Substrats 10, wodurch der Anpressdruck nicht homogen über die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrats verteilt wird, sondern auf die Fläche der Ronde 16 bzw. der Kathodenmetallisierung 12 begrenzt ist. Wegen der erläuterten Aussparung 163 wird auch das Zentrum des Halbleitersubstrats 10 der Zündstruktur 14 von der Druckbeaufschlagung ausgenommen.As between the front and the back of the silicon substrate 10 When operating the illustrated vertical component high electrical voltages occur, the edge of the substrate 10 in a manner not shown with an insulating material, such as silicone rubber encapsulated. The round plate 12 does not extend to the edge of the substrate 10 , whereby the contact pressure is not distributed homogeneously over the entire surface of the semiconductor substrate, but on the surface of the blank 16 or the cathode metallization 12 is limited. Because of the explained recess 163 also becomes the center of the semiconductor substrate 10 the ignition structure 14 exempt from pressurization.

Der durch die Druckplatte 20 ausgeübte Druck führt besonders an den Rändern der Ronde 16, und zwar an den seitlichen Rändern, die im Bereich des Substratrandes angeordnet sind, und an den Rändern der Aussparung 163 zu lokal erhöhten Scher- und Normalspannungen. Insbesondere bei Betriebsbedingungen mit hoher thermischer Belastung können diese lokalen mechanischen Spannungsspitzen Versetzungen im Halbleiterkristall bewirken, die in der Folge zu einem Bruch des Halbleitersubstrats und damit zu einem Ausfall des Bauelements führen.The one through the pressure plate 20 exerted pressure leads especially at the edges of the round blank 16 , and at the lateral edges, which are arranged in the region of the substrate edge, and at the edges of the recess 163 too locally increased shear and normal stresses. In particular, under operating conditions with high thermal stress, these local mechanical voltage peaks can cause dislocations in the semiconductor crystal, which subsequently lead to breakage of the semiconductor substrate and thus failure of the component.

Um das Auftreten von lokal hohen Scher- und Normalspannungen in dem Halbleitersubstrat zu vermeiden, werden Rondenmaterialien mit ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie das Halbleitersubstrat verwendet, beispielsweise Molybdän bei einem Siliziumsubstrat, oder, es werden Rondenmaterialien mit einer höheren Plastizität, wie beispielsweise Silber, verwendet, die sich bei auftretenden mechanischen Spannungsspitzen im Randbereich verformen und so das darunter liegende Substrat entlasten.In order to avoid the occurrence of locally high shear and normal stresses in the semiconductor substrate, blank materials having coefficients of thermal expansion similar to those of the semiconductor substrate are used, for example, molybdenum in a silicon substrate, or disc materials having a higher plasticity, such as silver, are used deform at occurring mechanical stress peaks in the edge region and so the underlying Subst relieve rat.

Das bislang erläuterte Problem bei der Druckkontaktierung verschärft sich mit zunehmenden Durchmesser der zur Realisierung des Bauelements verwendeten Substratscheiben, unter anderem durch die nicht identischen Ausdehnungskoeffizienten des Halbleitersubstrats und der darunter liegenden Trägerscheibe einerseits und den nicht identischen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Ronde und des Halbleitersubstrats andererseits, wodurch insbesondere an den peripheren Rändern, also den in Richtung des Randes des Halbleitersubstrats gelegenen Rändern der Ronde Spitzen der mechanischen Spannung entstehen.The explained so far Problem with the pressure contact increases with increasing diameter the substrate disks used for the realization of the component, among other things by the non-identical coefficients of expansion of the semiconductor substrate and the underlying carrier wafer on the one hand and the non-identical thermal expansion coefficient the blank and the semiconductor substrate on the other hand, which in particular at the peripheral edges, so the edges located in the direction of the edge of the semiconductor substrate Ronde peaks of mechanical stress arise.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Halbleiterbauelement mit einem Druckkontakt zur Verfügung zu stellen, bei dem mechanische Spannungsspitzen im Halbleitersubstrat an Rändern der Ronde reduziert sind. Ziel der Erfindung ist es außerdem, eine eine solche Spannungsreduktion bewirkende Ronde zur Verfügung zu stellen.aim The present invention is a semiconductor device with a pressure contact available in which mechanical stress peaks in the semiconductor substrate on the edges the round blank are reduced. The aim of the invention is also a Ronde effecting such a reduction of stress is available put.

Diese Ziele werden durch ein Halbleiterbauelement gemäß der Merkmale Anspruchs 1 sowie durch eine Ronde gemäß der Merkmale des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.These Targets are achieved by a semiconductor device according to the features of claim 1 and by a blank according to the features of claim 11 solved. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement mit einem Druckkontakt umfasst ein Halbleitersubstrat mit einer an einer Seite angeordneten Anschlusselektrode, eine auf die Anschlusselektrode aufgebrachte, plattenförmig ausgebildete und elektrisch leitende Ronde, die wenigstens einen Rand aufweist, sowie eine auf die Ronde aufgebrachte mit Druck beaufschlagbare Druckplatte. Erfindungsgemäß nimmt die Dicke der Ronde im Bereich des Randes stetig ab, wodurch der Rand der Ronde nach Art einer Feder mit einer sich zum Rand hin verringernden Federkonstante wirkt. Hieraus resultiert zum Rand hin eine Abnahme der durch die Ronde auf das Halbleitersubstrat aufgebrachten Spannungen, und zwar sowohl der Normalkomponenten wie auch der Scherkomponenten dieser Spannungen. Lokale Spannungsspitzen mit hohen Spannungsgradienten, die zur Entstehung von Defekten, wie beispielsweise Rissen, Bruchstellen usw., insbesonde re bei zyklischer thermischer Belastung, im Halbleitersubstrat führen, werden weitgehend vermieden.The inventive semiconductor device with a pressure contact comprises a semiconductor substrate having a arranged on a side terminal electrode, one applied to the terminal electrode, plate-shaped trained and electrically conductive Ronde, the at least one Edge has, as well as applied to the Ronde pressurizable Printing plate. According to the invention takes the thickness of the Ronde in the region of the edge steadily, whereby the Edge of the round plate in the manner of a feather with one towards the edge decreasing spring constant acts. This results to the edge towards a decrease of the Ronde on the semiconductor substrate applied voltages, both the normal components as well as the shear components of these stresses. Local voltage spikes with high voltage gradients leading to the formation of defects, such as cracks, breakages, etc., in particular in cyclic thermal stress in the semiconductor substrate, are largely avoided.

Eine stetige Reduktion der Dicke der Ronde kann sowohl an peripheren Rändern der Ronde, also an den Rändern, die in Richtung des Randes des Siliziumsubstrats angeordnet sind, als auch an Rändern in Aussparungen der Ronde vorgenommen werden. Aussparungen der Ronde werden in der oben erläuterten Weise, insbesondere bei Thyristoren erforderlich, um eine Kontaktierung von Zündstrukturen mittels der Druckplatte zu verhindern.A continuous reduction in the thickness of the round blank can be both peripheral edges the round, ie at the edges, which are arranged in the direction of the edge of the silicon substrate, as well as on the edges be made in recesses of Ronde. Cutouts of the round plate will be explained in the above Way, especially for thyristors required to make a contact of ignition structures by means of to prevent the pressure plate.

Um die gewünschte Reduktion der Dicke im Randbereich der Ronde zu erreichen, können verschiedenste Geometrien der Ronde im Randbereich der Ronde vorgesehen werden.Around the desired Reduction of the thickness in the edge region of the blank can be achieved by a wide variety of methods Ronde geometries are provided in the edge region of the blank.

So ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, den Rand der Ronde abzuschrägen, so dass die Dicke der Ronde im Randbereich gleichmäßig abnimmt. Die Dicke der Ronde kann dabei stetig bis auf Null am Rand reduziert werden, oder die Dicke kann bis auf einen endlichen Dickenwert reduziert werden, was vorteilhaft hinsichtlich der Herstellung und der Handhabung der Ronde ist, da die Ronde bei diesem Ausführungsbeispiel auch im Randbereich stets eine vorgegebene Mindestdicke aufweist.So is in one embodiment intended to bevel the edge of the blank, so that the thickness of the Ronde evenly decreases in the edge area. The thickness of the blank can be reduced steadily down to zero at the edge or the thickness can be reduced to a finite thickness value be, which is advantageous in terms of production and handling the Ronde is, since the Ronde in this embodiment also in the edge region always has a predetermined minimum thickness.

Zur Reduktion der Dicke der Ronde im Randbereich kann der Rand der Ronde auch abgerundet sein.to Reducing the thickness of the blank in the marginal area may be the edge of the blank also be rounded.

Außerdem besteht die Möglichkeit, die Dicke der Ronde im Randbereich stufenweise zu reduzieren, woraus ein abgestufter Rand resultiert, wobei die Übergänge zwischen den einzelnen Stufen mit senkrecht verlaufenden oder abgeflacht verlaufenden Kanten erfolgen können. Aus Stabilitätsgründen ist dabei den abgeflachten Kanten der Vorzug zu geben.There is also the possibility, to gradually reduce the thickness of the blank in the edge area, from which a graded edge results, with the transitions between the individual Steps with vertical or flattened edges can be done. For reasons of stability is included to give preference to the flattened edges.

An den peripheren Rändern der Ronde, also an den Rändern, die nicht durch Aussparungen in einem Zentralbereich der Ronde ge bildet sind, kann der Randbereich, der eine nach außen hin abnehmende Dicke aufweist, unter der Druckplatte hervorragen, wobei die Dickenreduktion vorzugsweise erst am Rand der Druckplatte oder beabstandet zum Rand der Druckplatte erfolgt, oder die Ronde kann auch an dem Randbereich mit abnehmender Dicke von der Druckplatte überdeckt sein, wobei am Rand zwischen der Druckplatte und der Ronde dann ein Spalt gebildet ist.At the peripheral edges the round, ie at the edges, which is not formed by recesses in a central region of the Ronde ge can, the edge region, which has an outwardly decreasing thickness, protrude under the pressure plate, the thickness reduction preferably only at the edge of the printing plate or spaced from the edge of the printing plate takes place, or the round blank can also be at the edge area with decreasing Thickness covered by the pressure plate be, being on the edge between the pressure plate and the Ronde then a gap is formed.

In diesem Randbereich nimmt die Dicke der Ronde ausgehend von der der Druckplatte zugewandten Seite hin ab, so dass die Auflagefläche der Ronde auf dem Halbleitersubstrat größer ist als die Auflagefläche auf der dem Halbleitersubstrat abgewandten Seite, an der die Druckplatte angreift.In this edge region takes the thickness of the Ronde, starting from the Pressure plate facing side down, so that the bearing surface of the blank is larger on the semiconductor substrate as the bearing surface on the side facing away from the semiconductor substrate, on which the pressure plate attacks.

Die für einen erläuterten Druckkontakt verwendete Ronde umfasst einen plattenförmigen Körper mit wenigstens einem Rand, wobei die Dicke der Ronde im Bereich des Randes stetig abnimmt. Der Rand kann dabei ein peripherer Rand der Ronde oder ein durch eine Aussparung in der Ronde gebildeter Rand sein.The for one explained Press contact used Ronde comprises a plate-shaped body with at least one edge, wherein the thickness of the blank in the range of Randes steadily decreases. The edge can be a peripheral edge of the Ronde or an edge formed by a recess in the Ronde be.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand von Figuren erläutert.The The present invention will be described below in exemplary embodiments with reference to FIG Figures explained.

1 zeigt einen Hochvolt-Thyristor mit Druckkontakt nach dem Stand der Technik. 1 shows a high-voltage thyristor with pressure contact according to the prior art.

2 zeigt einen Ausschnitt eines Halbleiterbauelements mit einem eine Ronde umfassenden Druckkontakt, wobei die Dicke der Ronde im Bereich eines Randes stetig abnimmt. 2 shows a section of a semiconductor device with a blank comprising pressure contact, wherein the thickness of the blank decreases steadily in the region of an edge.

3 bis 5 veranschaulichen Halbleiterbauelemente mit Druckkontakt mit alternativen Geometrien der Ronde im Bereich eines Randes. 3 to 5 illustrate semiconductor devices with pressure contact with alternative geometries of the blank in the region of an edge.

6 zeigt einen Ausschnitt eines Halbleiterbauelementes mit einem eine Ronde umfassenden Druckkontakt, wobei die Ronde durch eine Aussparung definierte Ränder aufweist, in deren Bereich die Dicke der Ronde stetig abnimmt. 6 shows a section of a semiconductor device with a blank comprising a pressure contact, the blank having defined by a recess edges, in the region of which the thickness of the blank decreases steadily.

In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.In denote the figures, unless otherwise indicated, like reference numerals same parts with the same meaning.

2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelementes in Seitenansicht im Querschnitt, wobei in 2 lediglich ein peripherer Randabschnitt des Halbleiterbauelementes dargestellt ist. Das Bauelement umfasst ein Halbleitersubstrat 10, beispielsweise aus Silizium, das auf einen Träger 18, beispielsweise aus Molybdän, aufgebracht ist, wobei auf einer dem Träger 18 abgewandten Seite 101 des Halbleitersubstrats 10 ein Anschlusskontakt 12 aufgebracht ist, der in dem Beispiel in lateraler Richtung nicht bis an den peripheren Rand 102 des Substrats 10 reicht. In dem Halbleitersubstrat sind die nicht näher dargestellten aktiven Bauelementbereiche mit dotierten Halbleiterzonen und pn-Übergängen angeordnet. 2 shows a first embodiment of a semiconductor device according to the invention in a side view in cross section, wherein in 2 only a peripheral edge portion of the semiconductor device is shown. The device comprises a semiconductor substrate 10 , for example of silicon, on a support 18 , For example, of molybdenum, is applied, wherein on a the carrier 18 opposite side 101 of the semiconductor substrate 10 a connection contact 12 is applied, which in the example in the lateral direction not to the peripheral edge 102 of the substrate 10 enough. In the semiconductor substrate, the active device regions not shown in detail with doped semiconductor zones and pn junctions are arranged.

Das Halbleitersubstrat 10 enthält in nicht näher dargestellter Weise aktive Halbleiterstrukturen, beispielsweise für einen Hochvolt-Thyristor, wobei die Anschlusselektrode 12 einen Anschluss für derartige Bauelementbereiche, beispielsweise die Kathodenzone des Thyristors, bildet.The semiconductor substrate 10 contains in a manner not shown active semiconductor structures, for example, for a high-voltage thyristor, wherein the terminal electrode 12 a connection for such device areas, for example, the cathode zone of the thyristor forms.

Auf die Anschlusselektrode 12 ist eine plattenförmig ausgebildete, elektrisch leitfähige Ronde 16 aufgebracht, oberhalb der wiederum eine Druckplatte 20, die beispielsweise aus Kupfer besteht, aufgebracht ist. Diese Druckplatte 20 ist mit mechanischem Druck beaufschlagbar um über die Ronde 16 als Zwischenstück eine niederohmige, elektrisch leitende Verbindung zwischen der Druckplatte 20 und der Anschlusselektrode 12 herzustellen, wobei die Druckplatte 20 in nicht näher dargestellter Weise kontaktierbar ist, um das Bauelement an weitere Bauelemente oder eine Last anzuschließen.On the connection electrode 12 is a plate-shaped, electrically conductive Ronde 16 applied, above the turn a pressure plate 20 , which consists for example of copper, is applied. This printing plate 20 is subjected to mechanical pressure to the round blank 16 as intermediate piece a low-resistance, electrically conductive connection between the pressure plate 20 and the connection electrode 12 produce, with the pressure plate 20 can be contacted in a manner not shown in order to connect the device to other components or a load.

Die dargestellte Ronde 16 weist einen Zentralbereich 161 und einen den peripheren Rand 16A der Ronde umfassenden Randabschnitt 162 auf. Der Randabschnitt 162 der Ronde 16 ragt in dem Beispiel unter der Druckplatte 20 in lateraler Richtung hervor. Darüber hinaus ist der Rand 16A in dem Ausführungsbeispiel abgeschrägt, wobei die Abschrägung unmittelbar am Rand der Druckplatte 20 beginnt. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 erstreckt sich die Schräge über die gesamte Dicke der Ronde 16, so dass die Dicke der Ronde 16 am äußersten peripheren Rand bis auf Null abnimmt.The illustrated round 16 has a central area 161 and one the peripheral edge 16A the Ronde comprehensive edge section 162 on. The edge section 162 the round plate 16 protrudes in the example under the pressure plate 20 in the lateral direction. In addition, the edge 16A bevelled in the embodiment, wherein the bevel directly on the edge of the printing plate 20 starts. In the embodiment according to 2 The slope extends over the entire thickness of the blank 16 so that the thickness of the round blank 16 at the outermost peripheral edge decreases to zero.

Maßgeblich für den von der Druckplatte über die Ronde 16 auf das Substrat 10 ausgeübten Druck ist die Auflagefläche der Druckplatte 20 auf der Ronde 16 und die Randgeometrie der Ronde 16, so dass sich die Druckplatte 20 auch im Randbereich 162 über die Ronde 16 erstrecken, wie dies gestrichelt in 2 eingezeichnet ist, wobei wegen der abnehmenden Dicke der Ronde 16 in diesem Bereich ein Spalt zwischen der Ronde 16 und der Druckplatte 20 gebildet ist.Decisive for the pressure plate over the Ronde 16 on the substrate 10 applied pressure is the bearing surface of the pressure plate 20 on the round plate 16 and the edge geometry of the blank 16 so that the pressure plate 20 also in the border area 162 over the roundabout 16 extend as dashed in 2 is drawn, wherein because of the decreasing thickness of the Ronde 16 in this area a gap between the blank 16 and the printing plate 20 is formed.

Aus Gründen einer besseren Handhabbarkeit erstreckt sich die Schräge, wie in 3 dargestellt ist, im Randabschnitt 162 nicht über die gesamte Dicke der Ronde 16, so dass die Dicke der Ronde 16 am äußersten peripheren Rand noch eine vorgegebene Mindestdicke d aufweist, die so bemessen ist, dass bei der Herstellung der Ronde und des Bauelementes unter üblichen Verarbeitungsbedingungen ein Abbrechen der Ränder weitestgehend vermieden wird.For reasons of better handling, the slope extends as in 3 is shown in the edge section 162 not over the entire thickness of the round blank 16 so that the thickness of the round blank 16 at the outermost peripheral edge has a predetermined minimum thickness d, which is so dimensioned that in the production of the blank and the component under normal processing conditions, a breaking off of the edges is largely avoided.

Der Randabschnitt 162 der Ronde 16 mit sich verringernder Dicke bewirkt, dass in diesem Randbereich der Ronde 16 der durch die Druckplatte 20 ausgeübte Anpressdruck auf das Halbleitersubstrat 10 in Richtung des Randes stetig abnimmt. Der Randabschnitt 162 mit abnehmender Dicke wirkt wie ein Federelement mit einer sich in Richtung des äußersten Randes reduzierenden Federkonstante.The edge section 162 the round plate 16 With decreasing thickness causes in this edge region of the blank 16 through the pressure plate 20 applied contact pressure on the semiconductor substrate 10 steadily decreasing in the direction of the edge. The edge section 162 with decreasing thickness acts as a spring element with a decreasing in the direction of the outermost edge spring constant.

Die Geometrie des Randes der Ronde 16 ist selbstverständlich nicht auf die in den 2 und 3 dargestellten Geometrien mit geraden Abschrägungen, die eine gleichmäßige Abnahme der Dicke in Richtung des Randes bewirken, beschränkt. Selbstverständlich können beliebige weitere Geometrien zur Anwendung kommen, bei denen die Dicke der Ronde 16 in Richtung des Randes abnimmt.The geometry of the edge of the round blank 16 is of course not on the in the 2 and 3 shown straight bevels geometry, which causes a uniform decrease in the thickness in the direction of the edge limited. Of course, any other geometries may be used in which the thickness of the blank 16 decreases in the direction of the edge.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer solchen Ronde 16 in einem mittels Druckkontakt kontaktierten Halbleiterbauelement ist in 4 dargestellt. Die Ronde 16 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen abgerundeten Rand 16C im Randabschnitt 162 auf.Another embodiment of such a blank 16 in a contacted by means of pressure contact semiconductor device is in 4 shown. The round plate 16 has a rounded edge in this embodiment 16C in the edge section 162 on.

5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Ronde 16D im Randbereich abgestuft ausgebildet ist und hierzu einen Abschnitt mit einer gegenüber der Grunddicke der Ronde reduzierten Dicke aufweist. Der Übergang zwischen den einzelnen Stufen eines solchen Randes 16D kann dabei mit steilen Stufen (wie in 5 dargestellt) oder mit in nicht näher dargestellter Weise abgeflachten Stufen erfolgen. 5 shows a further embodiment in which the Ronde 16D is formed graduated in the edge region and for this purpose has a portion with a relation to the base thickness of the blank reduced thickness. The transition between the individual steps of such a border 16D can with steep steps (as in 5 shown) or with flattened in a manner not shown flattened steps.

Das erfindungsgemäße Konzept ist nicht auf periphere Ränder der Ronde 16 beschränkt, sondern kann vielmehr auch auf solche Ränder der Ronde 16 Anwendung finden, die durch Aussparungen 163 in der Ronde definiert sind, wie nachfolgend anhand der 6 und dargestellt ist.The inventive concept is not on peripheral edges of the blank 16 but limited to such edges of the Ronde 16 Find application through recesses 163 are defined in the Ronde, as follows from the 6 and is shown.

6 zeigt einen Ausschnitt eines als Hochvolt-Thyristor ausgebildeten Halbleiterbauelementes mit einem auf einem Träger 18 aufgebrachten, die aktiven Bauelementbereiche umfassenden Halbleitersubstrat 10, das an einer dem Träger abgewandten Seite 101 eine erste Anschlusselektrode 12, die die Kathodenmetallisierung bildet, und in lateraler Richtung zu dieser Anschlusselektrode 12 beabstandet eine zweite Elektrode 14, die die Gate-Struktur oder Zündstruktur bildet, aufweist. Die erste Anschlusselektrode 12 ist durch die mit mechanischem Druck beaufschlagbare Druckplatte 20 kontaktiert, wobei zwischen der Druckplatte 20 und der ersten Anschlusselektrode 12 eine Ronde 16 vorgesehen ist, die eine Aussparung 163 im Bereich der Zündstruktur 14 aufweist. Durch diese Aussparung 163 sind Ränder 16E der Ronde definiert, wobei diese Ränder 16E erfindungsgemäß so ausgebildet sind, dass die Dicke der Ronde im Bereich dieser Ränder abnimmt. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 sind die Ränder 16E abgeschrägt, wodurch die Dicke der Ronde 16 ausgehend von der der Druckplatte 20 zugewandten Seite stetig bis auf Null abnimmt. 6 shows a section of a designed as a high-voltage thyristor semiconductor device with a on a support 18 applied, the active device regions comprehensive semiconductor substrate 10 , on a side facing away from the wearer 101 a first connection electrode 12 , which forms the cathode metallization, and laterally to this terminal electrode 12 spaced a second electrode 14 comprising the gate structure or ignition structure. The first connection electrode 12 is by the pressure plate acted upon by mechanical pressure 20 contacted, being between the pressure plate 20 and the first terminal electrode 12 a round plate 16 is provided, which has a recess 163 in the field of ignition structure 14 having. Through this recess 163 are edges 16E the round blank defines these edges 16E According to the invention are formed so that the thickness of the blank decreases in the region of these edges. In the embodiment according to 6 are the edges 16E beveled, reducing the thickness of the blank 16 starting from the pressure plate 20 facing side steadily decreases to zero.

Diese in 6 dargestellte Randgeometrie 16E im Bereich der Aussparung 163 der Ronde entspricht der in 2 dargestellten Randgeometrie 16A für den peripheren Rand der Ronde.This in 6 illustrated edge geometry 16E in the area of the recess 163 the round corresponds to the one in 2 illustrated edge geometry 16A for the peripheral edge of the round blank.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausschnitte in den 2 und 6 Ausschnitte desselben Halbleiterbauelements, nämlich am peripheren Rand (2) und einmal in der Mitte (6) sein können.It should be noted that the cutouts in the 2 and 6 Cutouts of the same semiconductor device, namely at the peripheral edge ( 2 ) and once in the middle ( 6 ) could be.

Die Gestaltung des Randes 16E im Bereich der Aussparung 163 der Ronde ist nicht auf die in 6 dargestellte Geometrie beschränkt. Selbstverständlich können hierfür auch die Randgeometrien gemäß der 3 bis 5, die periphere Ränder der Ronde zeigen, verwendet werden.The design of the edge 16E in the area of the recess 163 the round plate is not on the in 6 limited geometry shown. Of course, for this purpose, the edge geometries according to the 3 to 5 which show peripheral edges of the blank can be used.

1010
Halbleitersubstrat/HalbleiterbauelementSemiconductor substrate / semiconductor device
1212
erste Elektrodefirst electrode
1414
zweite Elektrodesecond electrode
1616
RondeRonde
16A–16E16A-16E
Ränder der RondeEdges of the Ronde
1818
Trägercarrier
2020
Druckplatteprinting plate
2222
Trägerplattesupport plate
101101
dem Träger abgewandte Seite des Substratsthe carrier opposite side of the substrate
102102
Substratrandsubstrate edge
161161
ZentralbereichCentral area
162162
Randbereichborder area
163163
Aussparungrecess

Claims (13)

Halbleiterbauelement mit einem Druckkontakt, das folgende Merkmale aufweist: – ein Halbleitersubstrat (10) mit einer an einer Seite (101) angeordneten Anschlusselektrode (12), – eine auf die Anschlusselektrode (12) aufgebrachte, plattenförmig ausgebildete, elektrisch leitende Ronde (16), die wenigstens einen Rand (16A; 16B; 16C; 16D; 16E) aufweist, – eine auf die Ronde (16) aufgebrachte mit Druck beaufschlagbare Druckplatte (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Ronde (16) im Bereich des Randes (16A; 16B; 16C; 16D; 16E; 16F) stetig abnimmt.Semiconductor device having a pressure contact, comprising: - a semiconductor substrate ( 10 ) with a connection electrode arranged on one side (101) ( 12 ), - one on the connection electrode ( 12 ) applied, plate-shaped, electrically conductive Ronde ( 16 ), which has at least one edge ( 16A ; 16B ; 16C ; 16D ; 16E ), - one on the round plate ( 16 ) applied with pressurizable pressure plate ( 20 ), characterized in that the thickness of the blank ( 16 ) in the region of the edge ( 16A ; 16B ; 16C ; 16D ; 16E ; 16F ) decreases steadily. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem die Ronde einen Zentralabschnitt (161) und einen den wenigstens einen Rand (16A; 16B; 16C) umfassenden Randabschnitt (162) aufweist.Semiconductor component according to Claim 1, in which the round plate has a central section ( 161 ) and one the at least one edge ( 16A ; 16B ; 16C ) comprehensive edge section ( 162 ) having. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Dicke der Ronde (16) ausgehend von der der Druckplatte (20) zugewandten Seite abnimmt, so dass eine Auflagefläche der Druckplatte (20) auf der Ronde (16) kleiner ist als eine Auflagefläche der Ronde (16) auf dem Halbleitersubstrat.Semiconductor component according to one of the preceding claims, in which the thickness of the round plate ( 16 ) starting from the pressure plate ( 20 ) facing side decreases, so that a bearing surface of the pressure plate ( 20 ) on the round plate ( 16 ) is smaller than a bearing surface of the Ronde ( 16 ) on the semiconductor substrate. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Ronde eine von der Druckplatte (20) überdeckte Aussparung (163) aufweist, die den wenigstens einen Rand (16E) definiert.Semiconductor component according to Claim 1 or 2, in the case of which the circular blank is replaced by one of the pressure plate ( 20 ) covered recess ( 163 ) having the at least one edge ( 16E ) Are defined. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, bei dem der Randabschnitt (162) unter der Druckplatte (20) hervorragt.Semiconductor component according to Claim 4, in which the edge section ( 162 ) under the pressure plate ( 20 ) protrudes. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, bei dem die die Druckplatte (20) den Randabschnitt (162) mit sich verringernder Dicke wenigstens teilweise überdeckt.Semiconductor component according to Claim 4, in which the pressure plate ( 20 ) the edge section ( 162 ) is at least partially covered with decreasing thickness. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Dicke der Ronde (16) im Bereich des Randes gleichmäßig abnimmt.Semiconductor component according to one of Claims 1 to 6, in which the thickness of the circular blank ( 16 ) decreases evenly in the region of the edge. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Dicke der Ronde (16) bis annäherungsweise Null am Rand abnimmt.Semiconductor component according to one of Claims 1 to 6, in which the thickness of the circular blank ( 16 ) decreases to approximately zero at the edge. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Dicke bis auf einen Wert ungleich Null am Rand abnimmt.Semiconductor component according to one of Claims 1 to 6, where the thickness decreases to a non-zero value at the edge. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Ronde (16) im Randbereich (16D) wenigstens zwei Abschnitte unterschiedlicher Dicke aufweist.Semiconductor component according to one of Claims 1 to 6, in which the round plate ( 16 ) at the edge ( 16D ) has at least two sections of different thickness. Ronde für einen Druckkontakt eines Halbleiterbauelementes, die folgende Merkmale aufweist: – einen plattenförmigen Körper mit wenigstens einem Rand (16A; 16B; 16C; 16D; 16E) dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Ronde (16) im Bereich des Randes (16A; 16B; 16C; 16D; 16E) stetig abnimmt.Blank for a pressure contact of a semiconductor device, comprising: a plate-shaped body with at least one edge ( 16A ; 16B ; 16C ; 16D ; 16E ) characterized in that the thickness of the blank ( 16 ) in the region of the edge ( 16A ; 16B ; 16C ; 16D ; 16E ) decreases steadily. Ronde nach Anspruch 11, die einen Zentralabschnitt (161) und einen den wenigstens einen Rand (16A; 16B; 16C; 16D) umfassenden Randabschnitt (162) aufweist.Blanket according to claim 11, comprising a central section ( 161 ) and one the at least one edge ( 16A ; 16B ; 16C ; 16D ) comprehensive edge section ( 162 ) having. Ronde nach Anspruch 11 oder 12, die eine den wenigstens einen Rand (16E) definierende Aussparung (163) aufweist.A blank according to claim 11 or 12, which has the at least one edge ( 16E ) defining recess ( 163 ) having.
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