JPS605564A - 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、例えば高速サ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図は高速サイリスク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を備えておシ、
このような高速サイリスタ素子が正常な動作を維持する
ために、ゲート電極２とカソード電極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
した平型高速サイリスタ装置の断面図を第３図に示すが
第１図、第２図と同一符号は同一名称を表わしている。

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
を構成し、半導体基板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
なる接触電極板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図かられかるが、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
ツチング加工により段差を形成し、シリコン基板１の凹
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々るカソード
電極３を設けることにより行われる。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よｐ１
ゲート％、極２社接触電極板６との間に空間絶縁部が生
じ、ゲート電＆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電極８と絶縁環９と
からなる容器に、ばね部材１０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
載置し、ゲートリード線１２の他端は絶縁環９を貫通す
るち・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ｍ１２と交差する個所に切込みをへれてリード線１
２が邪魔にならないようにしである。しかる後、接触電
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１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、最後に容器の蓋となるフランジ
１５を有する電極１６を半導体素子の上に置き、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、上記のような構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１７Ｒｈの主表面上に形成され
る四部の深さ寸法を０１０２±００１瓢に制御しなけれ
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図は第１図〜第３図の符号にしたがつて、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および接触電極板６との関係を示した拡大断面図
でおるが、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浅すぎた場合には、第４図に示すよ
うにゲート電極２にフォトマスクの精度の悪さなどに起
因して突起部１８が生じた場合、この突起部１８が接触
電極板６に接触してしまうことがあシ、その結果ゲート
電極２とカソード電極３との電気的な短絡を招く。また
第５図は第４図と同様な断面図を示したものであるが、
この場合は例えばシリコン基板１の主表面に設けた凹部
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、この導電性をもった異物１９を介して、ゲート
電極２と接触電極板６が接触することによシ、ゲート・
カソード両電極間が短絡することを表わしている。

欠点の第二は、第３図の平型サイリスタの構造では、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
めて接触電極板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タは、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の回転などが原因
でカソード電極膜３が削られて損傷するばかシでなく、
ゲート・カソード両電極間の短絡を招くおそれがあると
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短絡を生ずることなく
、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、主表面に凹凸を設けることなく
、ゲート、カソード−両電極を配置した半導体基板の受
持セ→支持板と、貫゛通孔または溝などの逃げ部を設け
た接触電極板とをコの字状クリップで挾むことによシ、
接触電極板と半導体素子との相対位置を整合させて固定
したものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明を実施例に基づき説明する０本発明の半導体
装置とその組立手順は、第３図に示したものと原理的に
は同じであシ、共通点も多いから、以下本発明に直接係
る部分のみについて述べる０本発明の半導体装置が第３
図と異る所は、シリコン基板１．接触電極板６の形状と
、接触電極板６のシリコン基板１への固定構造に関する
諸点である。これらの点を第１図〜第５図と同一符号、
同一名称を用いて述べると、第６図に部分拡大断面で示
したごとく、シリコン基板１の主表面に凹凸加工を施す
ことなく、ゲート、カソード両電極の短絡を生じないよ
うにするためには、カソード翫＆３と当接する接触電極
板６のゲートを極２と対向する個所に、ケー）％極２よ
シやや大きい同じ輪郭形状を有する貫通孔２０を設りる
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ちる０このように接触−
極板６にゲートを極２との接触を避けるために、接触電
極板６の側に貫通孔２０または溝２１などの逃げ部を設
けることによシ、シリコン基板１の主表面に凹部を設け
てグー）１極２を配置する必要はなくなシ、モリブデン
などからなる接触電極板の貫通孔−２０や溝２１などの
逃げ部深さ寸法は０．１〜０５咽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差０．０２″：０６１論に比
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−極２の厚さ寸法０．０２ｍに対して十分
対応できる。すなわちゲート電極２と接触電極板６が直
接接触する状態は起こらないから、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と接触電極板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
位置か、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
ことがあシ得る。したがって半導体基板１と接触電極板
６とを固定し、この両者のＮｕ）止めを設けなければな
らカい。

第８図は本発明に用いられる接触電極板６の平面図、第
９図は同じく第８図のＢ−Ｂ断面図を示したものであシ
、逃は部として貫通孔２０を備えている場合であるが、
回転を防ぐだめの固定具を数句けるための固定溝２２を
この接触電極板６の表面外周近傍に設けである。

第１０図は上記接触版６と、シリコン基板１と支持板５
からなる半導体素子を、（（’ｉｔえばゴム、テフロン
などの絶縁部材からなる先端に鉤状部を有するコ字状固
定具２３を用いて固定した状態を示しているが、この際
支持板５の表面外周部近傍に接触電極板６の固定溝２２
と同様に溝２４を設けておく。第１０図かられかるよう
にコ字状固定具２３を固定溝２２および２４にはめ込む
ことにより接触電極板６と半導体素子は相対位置が整合
され、以後単独に移動することはない。なお第８図で固
定溝２２を接触電極板６の全周に設けであるがとれは部
分的に設置してもよく、支持板５の固定溝２４について
も同様である。この場合コ字状固定具２３はこれらの固
定溝に応じて設ければよい。すなわち接触電極板６と半
導体素子との固定個所の面積が大きい程回転力の阻止に
対して有効ではあるが、必ずしも全周を用いる必要はな
く、適宜実状に応じて決めればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく、本発明によれば、シリコン基板の
主表面に、極めて手数がかがシ、シかも深さの制御が困
難な凹部を設けて、ゲート電極を配置する必要がなくな
シ、ゲート、カソード両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、グー）％極
と対向する位置で、接触電極板にゲート、カソード両電
極間の短絡防止のための逃は部を設けてあシ、ゲート電
極と接触電極板の位置関係が正しく整合しているからで
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、再び短絡の問題が生ずる。これに対
し本発明の装置では、それぞれ取シ付は溝が設けられた
接触電極板と半導体基板の支持板との側面から、先端に
鉤状部を有するコ字状絶縁体をはめ込むことにより、接
触電極板と半導体素子を一体として固定し、それぞれが
単独に回転することをなくしている。この廻り止め部品
は、本発明の半導体装置の組立てに際しては、接触電極
の貫通孔をゲート電極の上に置くようにして、接触電極
板と半導体素子との位置決めをした後、伸縮性を利用し
てはめ込むだけでよいから、組立て操作は極めて簡単で
作業性がよく、シかも確実に接触電極板や半導体素子の
回転を阻止することができるという効果のほかに、この
廻シ止め具は接触電極板と半導体素子の側面から押えて
いるだけで、半導体基板自体にはなんら手を加えること
がないので、半導体装置の電気的性能については、全く
懸念する必要がないという利点もちる。

第１図は高速サイリスタ素子の電極配置を示す平面図、
第２図は同じく部分拡大断面図、第３図は従来の平型半
導体装置の断面図、第４図、第５図社電極の短絡状態を
示す部分拡大断面図、＠６図、第７図は本発明の電極構
造を示す部分拡大断面図、第８図は本発明による接触電
極板の平面図。

第９図は同じく断面図、第１０図は本発明の接触電極板
と半導体素子との同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
極、３・・・・・・カソード電極、５・・・・・・支持
板、６・・・・・・接触電極板、２０・・・・・・貫通
孔、２１・・・・・・構、２２．２４・・・・・・固定
溝、２３・・・・・・コ字状絶縁体。

７１図 才２図 ２４図 才５図 １６図 ＄７阿 ｆ９図 才１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、前記接触面と反対の面
   に固定具取付は溝とを備え、かつ該取付は溝と半導体支
   持板に設けられた固定具取付は溝とに掛かる鉤状部を先
   端に有するコ字状絶縁体が備えられたことを特徴とする
   半導体装置。