JPS603155A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、例えば高速ザイリスタなどのように、複雑な
形状のゲート電極を備えた半導体装置−の組立構造に関
する。

〔従来技術とその問題点〕

第１図は高速ザイリスタ素子の表面形状を表わす平面図
であシ、第２図は第１図のＡ−Ａ拡大断面図を示しいず
れも主要部に斜線を入れである。

第１図、第２図において、半導体基板１は主表面に複雑
な形状のゲート電極２とカソード電極３を備えており、
このような高速ザイリスタ累子が正常な動作を維持する
ために、ゲート電極２とツＪンード電極３とが永続的に
短絡することがないよう両電極はそれぞれ分離して配置
されるのが普通である。４は第１段のゲート電極である
。このような半導体基板を有する半導体素子を容器に封
入した平型高速ザイリスタ装置のけ［面図を第３図に示
すが第１図、第２図と同一符号は同一名称を表１′：）
している。第３図に示すように、半導体基板１はモリブ
デンまたはタングステンからなる支持板５に固着されて
半導体素子を＋１１成し、半巧体基板１のカソード電極
３の上には、平滑な面をもった導電性金属１例えばモリ
ブデンなどから々る接触電極板６が当接される。ゲート
電極２とカソード電極３とが電気的に短絡を生じない配
置とする手段は第２図または第３図かられかるか、例え
ばシリコン基板１の主表面が凹凸面をもつように、薬品
などを用いてエツチング加工にょシ段差を形成し、シリ
コン基板１の四部にアルミ蒸着膜からなるゲート電極２
とシリコン基板１の最外主表面に同じくアルミ蒸着膜か
らなるカソード電極３を設けることによシイラわれる。

このようにしてシリコン基板１の主表面に設けた凹凸面
の高低差にょシ、ゲート電＆２→接触電極板６との間に
空間絶縁部が生じ、ゲート電極２は接触電極板６に当接
しているカソード電極３と電気的絶縁状態が保たれてい
るのである。

第３図の平型半導体装置の組立て手順を説明すると、先
づフランジ７を介してろう接されたｉＫ電極と絶縁環９
とからなる容器に、ばね部材１ｏと絶縁部材１１ととも
に、これらを通したゲートリード線１２を、先端がシリ
コン基板１の第１段ゲート電極４に当接されるべき個所
に載檻し、ゲートリード線１２の他端は絶ｆ桑環９を貫
通する管１３に差込み、管１３とともに端末でつぶして
一体に封止する。次に例えばテフロン製のスペースリン
グ１４を容器に装入するが、スペースリング１４には、
リード線１２と交差する個所に切込みを入れてリード線
１２が邪魔にならないようにしである。しかる後、接触
１Ｌ極板６と、前もって第２図のように主表面が凹凸に
加工されたシリコン基板Ｊと支持板５からなる半導体素
子を第３図のごとく配設し、最後に容器の着となるフラ
ンジ１５を有する電極１６を半導体素子の−ＥＫ信き、
フランジ１５と絶縁環９に設けたフランジ１７とを容器
の全周でへりアーク溶接してこの平型半導装置の組立て
が完了する。

しかしながら、上記のような渦造をとっているために、
この平型半導体装置には次のような欠点が避けられない
。

その一つは、シリコン基板１の主表面上に形成される凹
部の深さ寸法を０．０２±００１＝に制御しなければな
らないという加工上の困難さを伴うことである。第４図
り第１図〜第３図の符号にしたがって、主表面が凹凸加
工されたシリコン基板１のゲート電極２とカソード電極
３および井ｊ２触■Ｉ、極板６との関係を示した拡大断
面し１であるか、例えばシリコン基板１の主表面の凹部
の加工深さが規定寸法よシ浸すぎた場合には、ｉ′ｒ４
図に示すようにゲート電極２にフォトマスクの精度の恕
さなどに起因して突起部１８が生じたん合、この突起部
１８が接触電極板６に接触してし、ずうことがあシ、そ
の結呆ゲート電極２とカソード電極３との電気的な短路
を招く。址だ鋲５図←１第４図と同様な断面図を示した
ものであるが、この場合は例えにＶシリコン基板１の主
表面に設けだ凹部に、製造過程中に金属微粒子などの異
物１９が混入したために、との導電性をもった異物１９
を介して、ゲート電極２と接触％、棒板６が接触するこ
とによシ、ゲート・カソード両電極間力見豆絡う゛るこ
とを表わしている。

欠点の第二は、第３図の平型ザイリスタの梠造では、半
導体素子が容器に収容された後に使用状態においてはじ
めて接触％ｊ、極板６が加圧接触されるものであシ、半
導体素子も接触電極板６も常時拘束されている訳ではな
いからこのような平型サイリスクは、取扱い中に容器に
封入されている半導体素子や接触電極板６の回転力どが
原因でカソード電極膜３が削られて損傷するばかりでな
く、ゲート・カソード電極間の短絡を招くおそれがある
ことである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述の欠点を除去し、ゲート電極とカ
ソード電極が接触電極板を介して煙路を生ずることなく
、かつ半導体素子と接触電極板との位置ずれを防止した
半導体装置を提供することにある。

〔発明の要点〕

本発明の半導体装置は、主表面に凹凸を設りることなく
、ゲート、カソード両電極を配置した半導体基板に、貫
通孔または渦゛などのグー）　Ｔｉｉ、　４微からの逃
は部と、外周の一部に突起部を設けた接触電極板を、そ
の突起部で接着剤を用いて半導体素子に取付けることに
よシ、接乃虫電極板と半導体素子との相対位置を整合さ
せたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明を実施例に基づき説りＩＩＪする。

本発明の装置とその組立て手順は第３図に示し。

たものとｔデは同じであるから、零発す４　Ｋ　ｒｆｆ
接係乙部分のみについて述べる。本発明の半導体装置が
第３図と異るＪ力は、シリコン基板１．接触ｔｂ栓板６
の形状と、接触電極板６のシリコン基板１への固定構造
の諸点である。これらの点を第１図〜第５図と同一符号
、同一名称を用いて具体的に述べると、第６図に部分拡
大断１／１１図で示したごとく、シリコン基板ｌの主表
面に凹凸加工を施すことなく、ゲート、カソード電極の
短絡を生じないようにするためには、カソード♂４１．
極３と当接する接触電極板６のゲート電極２と対向する
個所に、ゲート電極２よｐやや大きい同じ翰郭形状を有
する貫通孔２０を　−　、−設けるか もしくは貫通孔２０の代シに、第７図に示したように溝
２１を設けることが必要である。とのように接触電極板
６にゲート電極２との接触を避りるために、接触電極板
６の側に貫通孔２０またけ溝２１などの逃げ部を設ける
ことによυ、シリコン基板１の主表面に四部を設けてゲ
ートＴｔ＞１４Ｈｎ　２を配置する必要はなくなり、モ
リブデンなどからなる接触電極板の貫通孔２０や７（”
ｌｊ２］々どの逃は部汰さ寸法は０．１〜０．５　Ｍと
することができるから、この値は従来の欠点とされたシ
リコン基板１の主表面に設けられた凹凸の高低Ｍ００２
−ｔｏ、ｏ　１門に比べてはるかに大きく、たとえゲー
ト電極２に前述−した第４図の突起１８や第５図の異物
１９の混入があったとしても、ゲート釦、核２の厚さ寸
法（１，０２制に対して十分対応できる。ずなわちゲー
）ＴＩＮ２と接触電極板６が直接接触する状態は起らな
いから、ゲート電極２とカソード電極３とが接触電極板
６を介して短絡を生ずるという現象はなくなる。

しかしながら、このことは半導体基板１と４ｉＨ触電極
板６とが常に正しい位置を保ち整合されている場合であ
って、前述したように半導体基板１と接触電極板６との
相対位置が、それぞれの回転などによってずれた場合に
は、回転によるカソード電極の磨耗粉などを生じて短絡
することがあり得る。したがって半導体基板１と接触電
極板６とを固定し、との両者の廻り止めを設けなければ
ならない。

第８図は本発明に用いられる貫通孔２０を有する接触電
極板６の平面図であり、外周に８．数個の突起部２２を
設けである。第９図はこの接力虫電極版を例えばシリコ
ンゴムなどの接着剤２３を用いてシリコン基板１に固定
した状態を示した１：ＩＸ分拡大断面図である。第９図
のように接触電極板６と・シリコン基＆１とは突起部２
２の側面でも固着されるから、接触電極板６と、シリコ
ン基板１と支持＆５からなる半導体素子は相対位置を正
しく合わされた後、両者の固着により、それぞれ単独に
移動することはなくなる。接触Ｗｉ　ＩＩＩＯ２半導体
素子を固定するだけならば、接触電極板の外径寸法を大
きくしておき、その外縁部とシリコン基板の間を接着剤
２３によシ固着すればよいが、接触電極板６または半導
体素子の回転力に対抗して回転を確実に阻止するために
、第８図のように突起部２２を複数個設け、それらの側
面を利用している。なお突起部２２は第８図の例では４
個所に設けであるが、この数を増せばさらに強固力廻り
止めをすることができ、寸だ突起部２２の巾寸法につい
ても任意に設定することかできるが、これらのことは、
この半導体装置の使用に際しての実状に応じて決定ずれ
ばよい。第１０図のように小さな突起部を数個づつ集め
て数個所に配置する外どがその例である。

しかしながら、このような接触電極板６をシリコン板１
に接尤剤２３を用いて固着し、第９図のごとくするに際
して、接触電椅、板６とカソード電極３との間に存在す
る微小な隙間に接着剤２３が毛管現象によって流れ込み
、接触′ｒ４３．極板６とシリコン基板１との電気的接
触状態を害するおそれがある。このことを防ぐためには
、例えは第１１図に示したように接触電極板６の突起部
２２に接着剤２３の滞留部２４としＣ？（゛【形状をつ
けるか、才だけ第１２図のごとく、突起部２２０内側近
傍の全周に、接着剤２３の滞留部２４を設けておく。

この接着剤２３の滞留部２４を設けた突起部２２を有す
る接触１［５極板６を半導体素子に取シイマ］リブこイ
ろ３８と下部電極１６も備えた図としである。加圧接触
の平型半導体素子では、加圧力が均等に伝達され、片押
しにならないように電極８および１Ｇの外径寸法をカソ
ード電極３の外径寸法よシ小さの上に設けられる接着剤
２３の滞留部２４の位置は、少くとも′ＦＬＬ槙８の外
径寸法より大きく、接触電極板６の外径寸法よシ小芒い
範囲内におることが必要である。このようにすれは接角
Ｊ　７．Ｌｔ電極板とシリコン基板１とを接着剤２３で
固免するときに、たとえ接着斉１］２３が内部に浸透し
２ても滞留部２４に捕足されるから、カソード電＠３の
有効ル、極面積までｍ：気的接触状態を害することなく
、この半導体装置の電気的性能に影響を与えることもな
い。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく、本発明によれｄｌ、シリコン基板
の主表面に、極めて手数がかがシ、シかも深さの寸法精
細が困雌な凹部を設けて、ゲート電極を配置する必要が
なくなシ、ゲート、カソード電極間の短絡が発生するこ
となく、長期間にわたって半導体装置を安定に運転する
ことができる。

このような効果が得られるのは、ゲート’ｉＥ＋、仲と
対向する位置で、接触電極板にゲート、カソード両’ｉ
ｌ’ｉ：極間の短絡防止のだめの逃げ部を設けてあり、
ゲート電極と接触電極板の位柩門係が正しく擦合してい
るからであるが、この相対位置関係がなんらかの理由で
維持できなくなった場合は４１Ｊひ短絡の問題が生ずる
。これに対して本発明の装置？■でｄｌ、接触電極板の
外周に複数個の突起部を設りて、この突起部と半導体基
板とを、接ｆ’Ｊ、’ｌ！７１１極板の厚さとなってい
る突起部のｌｌｉ面部でもシリコンゴム在どの接着剤で
固定しであるので、接触電極板や半導体素子の回転方向
も含めた動きを阻止することができる。また接着剤を塗
布−ｊ：たけ滴下するときに、これが接触電極板とシリ
コンＪｉ、板との隙間に浸入１して、半導体素子の導通
性を悪くする懸念に対しては、接触電極板に接着剤の滞
留部を設けて、接着剤の浸入がそれ以上没入しないよう
にし、有効電極面積を減することなく、この半導体装置
の特性が保持されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は高速ザイリスタ素子の′市価配ｆ＋Ｉ＜を示す
平面図、第２図は同じく部分拡大断面図、第３図は従来
の平型半￥！８体装匹−の…「面図、第４図、第５図は
電極の短絡状態を示す部分拡大断面図、第６図、第７図
は本発明の′＠、極第１イ造を示す部分拡大断面図、第
８図、第１０図、＊！１１図、第１２図は本発明による
接触電極板の形状を示す平角ｊ図、第９図、第１３図は
本発明の接触電極板と半層体基版との固定状態を示す部
分拡大断面図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・・・・・・ゲート電
全返、３・・・・・・カソード電極、５・・・・・・支
持板、６・・川・接Ｍ＋箱極板、２０・・・・・・貫通
孔、２１・・・・・・溝、２２・・曲突起部、２３・・
・・・・接着剤、２４・・・・・・接着剤滞留部。 ７１図 １ ２２図 第５口 第６口 ７７図 ７８図 ｆ９図 ｉ１０図 ７７１図 才１２図 ７１３図 　２２８−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）半導体基板の主表面に、接触電極板と接続される第
   一の電極層と、前記接触板と接続されない第二の電極層
   を有するものにおいて、接触電極板は、前記第一の電極
   層と接触する接触面と、前記第二の電極層と対向する個
   所に設けられ前記第二の電極層よシやや大きい輪郭を有
   する前記接触面からの逃げ部と、外周側面の複数個所に
   設けられた突起部とを備え、該突起部側面と前記半導体
   基板とが接着剤により互に固着されたことによって、前
   記半導体基板に対する相対位置が固定されたことを特徴
   とする半導体装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、接触電
   極板の外周部近傍もしくは突起部に、接着剤の滞留部が
   設けられたことを特徴とする半導体装置。