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
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
Das
Bauelement umfasst ein Halbleitersubstrat
An
der dem Träger
Bei
der Kontaktierung des Kathodenanschlusses
Da
zwischen der Vorder- und der Rückseite des
Siliziumsubstrats
Der
durch die Druckplatte
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.
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.
Das
Halbleitersubstrat
Auf
die Anschlusselektrode
Die
dargestellte Ronde
Maßgeblich
für den
von der Druckplatte über die
Ronde
Aus
Gründen
einer besseren Handhabbarkeit erstreckt sich die Schräge, wie
in
Der
Randabschnitt
Die
Geometrie des Randes der Ronde
Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer solchen Ronde
Das
erfindungsgemäße Konzept
ist nicht auf periphere Ränder
der Ronde
Diese
in
Es
sei darauf hingewiesen, dass die Ausschnitte in den
Die
Gestaltung des Randes
- 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)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2003130053 DE10330053A1 (en) | 2003-07-03 | 2003-07-03 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2003130053 DE10330053A1 (en) | 2003-07-03 | 2003-07-03 | 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 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10330053A1 true DE10330053A1 (en) | 2005-02-10 |
Family
ID=34041639
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE (1) | DE10330053A1 (en) |
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2003
- 2003-07-03 DE DE2003130053 patent/DE10330053A1/en not_active Ceased
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 81669 MUENCHEN, DE |
|
8131 | Rejection |