半导体二极管和带有半导体二极管的电子电路组件制造技术

介绍了一种半导体二极管，其包括半导体主体、包括由内部面和边缘面形成的第一主面，在该内部面上布置有第一接触层，并且包括从第一接触层到第二接触层的电流通路，该第二接触层布置在与第一主面相对的第二主面上，其中半导体二极管通过第一接触层或半导体主体的构造以如下方式组成：当电流流动通过所述电流通路时，形成部分电流通路，该部分电流通路具有每单位体积最大热量且以内部面的另外的部分面为出发点，其中该另外的部分面布置在内部面的内部部分面的边界的另一边，且布置为外部部分面的一部分，内部部分面优选地相对于与内部部分面邻接的外部部分面中心地布置，即围绕中轴线布置。

【技术实现步骤摘要】
半导体二极管和带有半导体二极管的电子电路组件
本专利技术描述半导体二极管，优选为功率半导体二极管，和一种带有半导体二极管的电子的电路组件，优选为功率电子的电路组件。
技术介绍
从普遍已知的现有技术中已知一种半导体二极管，该半导体二极管包括在其半导体主体中的pn结。举例来说，所述半导体二极管由具有第一掺杂的半导体材料以及具有第二掺杂的盆形分区组成。例如，具有第二掺杂的盆形分区在此构造成半导体主体的第一主面的区段并且在其表面处具有第一金属的接触层。与第一主面相反，第二主面在其表面处具有第二金属的接触层。包括金属半导体结，且包括在相反的主面处的金属接触层的肖特基二极管，原则上同样是本领域常见的。半导体二极管的这两个设计方案的缺点是，在电路组件中半导体二极管布置在基板上，并且当电流在第一接触层和第二接触层之间流动时，半导体二极管的中间部相较于所有周围的部分面，是具有每单位体积的最大热量的、半导体二极管的表面的部分面。最大热量主要原因在于，与边缘区域的散热相比，半导体二极管中间部的散热以更低的效率进行。这还常常伴随每单位体积更高的功率损失。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于，提出一种半导体二极管和带有半导体二极管的电路组件，在运行时半导体二极管的中间部相较于现有技术热量更少。该目的根据本专利技术通过带有权利要求1的特征的半导体二极管以及通过权利要求12的特征的电路组件实现。优选的实施方式分别在从属权利要求中进行描述。根据本专利技术的体积导电(volume-conductive)半导体二极管构造成包含半导体主体，包含由内部面和边缘面形成的第一主面，在该内部面上布置有第一接触层，并且包含在所述第一接触层和第二接触层之间的电流通路，该第二接触层布置在与所述第一主面相对的第二主面上，其中所述半导体二极管通过所述第一接触层或所述半导体主体的构造以这样的方式组成，即，使得电流流动通过所述电流通路时，通过所述内部面的另外的部分面形成部分电流通路，更确切地说通过带有每单位体积最大热量的另外的部分面，其中所述内部面的另外的部分面，和也由此为所述半导体二极管的所述另外的部分面，未布置在所述半导体二极管的中间，即可以说是所述另外的部分面围绕中轴线。所述第一接触层和所述第二接触层优选地根据上文提及的现有技术构造。优选地所述半导体二极管构造成在半导体主体中带有pn结或构造成带有肖特基结的肖特基二极管。根据本专利技术的半导体二极管明确地不具有如示例地从IGBT(绝缘栅双极晶体管)中已知的单元(cell)结构。但是基本思想也可完全应用于带有单元结构的二极管，其中同样构造根据本专利技术的半导体二极管。在一种优选的设计中所述内部的部分面具有部分面轮廓，该部分面轮廓为圆形的或正方形的，或构造成相对于所述半导体二极管的外轮廓至少基本上一样。所述外轮廓可在此原则上任意地构造。所述外轮廓常常构造成圆形的、正方形的或矩形的，但是例如六边形的外轮廓也是已知且可实现的。优选的是，所述内部的部分面具有面伸展量，面伸展量最大为所述内部面面积的25％，优选最大为所述内部面面积的15％，和最小为所述内部面面积的3％，优选最小为所述内部面面积的10％。优选地所述另外的部分面构造在所述内部面的内部的部分面与邻接所述内部的部分面的外部的部分面的边界的另一边，并且构造为所述外部的部分面的一部分。在此优选的是，所述内部的部分面通过以下变型方案中的一个(不必一定是选择性的)构造和限制：·所述内部面在所述第一接触层的中间被切除。优选地该实施方式已证实为可应用于带有单元结构的二极管。·所述内部面在中间在所述第一接触层中具有多个切口，其中所述切口的表面积大于所述内部的部分面的50％，优选地大于75％，尤其优选地大于90％。·在所述内部的部分面之上的第一接触层具有比邻接的所述外部的部分面的接触层更大的欧姆电阻。·在所述内部的部分面的区域中布置有电绝缘层，优选地为所述半导体主体的半导体氧化物。绝缘层也可被所述第一接触层覆盖。该实施方式同样证实为优选地可应用于带有单元结构的二极管。·在所述内部的部分面之下的区域中未布置有所述pn结的任何部分。·在所述内部的部分面之下的区域中的掺杂浓度比在邻接的所述外部的部分面之下的掺杂浓度小。·在所述内部的部分面之下的区域利用电子和/或离子的辐射，例如使欧姆电阻增大。此外优选的是，沿着所述主面的侧向伸展量与所述半导体二极管的厚度、即与所述主面彼此的间距的比率至少为5比1，优选地为至少10比1。根据本专利技术的电路组件构造成带有上文描述的半导体二极管、包括基板且包括连接装置，其中所述半导体二极管的第一接触层借助于所述连接装置与所述电路组件的其它的部分导电地连接。优选地所述连接装置构造为引线键合连接件或为柔性的或刚性的面型金属成型件。可有利的是，所述电路组件的所述其它的部分构造为端部元件，或功率半导体结构元件，或所述基板的导体路径。应理解的是，本专利技术即半导体二极管以及带有半导体二极管的电路组件的不同的设计方案可单独地或以任意的组合实现，以为了获得改进。特别地上文提及的和在此或下文解释的特征可不仅以给出的组合而且以其它的不排除的组合或独自地使用，而不离开本专利技术的范围。附图说明本专利技术的进一步解释、有利的细节和特征将在下文中对图1至8中示意性示出的本专利技术的实施例或这些实施例的分别的部分进行的描述中得出。图1至3以穿过半导体二极管的中间部的侧向横截面示出了根据本专利技术的半导体二极管的三个变型方案。图4至6以俯视图示出了根据本专利技术的半导体二极管的三个变型方案。图7示出了根据本专利技术的电路组件。图8示出了不同的半导体二极管使用在电路组件中时从各自的中心到各自的半导体二极管边缘的温度特性曲线。具体实施方式图1至3以穿过半导体二极管的中心的侧向横截面显示了根据本专利技术的半导体二极管的三个变型方案。所述半导体二极管中的每一个都包含具有第一掺杂区、此处为n型掺杂区的半导体主体10。在半导体主体10中，分别相对于其中间部对称地构造有盆形部40，在图1和3中的盆形部40以本领域常见的方式构造，而在图2中环形的盆形部40实际上在中间部被省略了，更确切地说是围绕中轴线100的区域，盆形部40具有第二掺杂区，此处为p型掺杂区。因此，在每种情况下，在第一掺杂区和第二掺杂区之间构造有pn结2。各自的半导体主体10具有第一主面3和相对布置的第二主面9，其中此处具有第二掺杂区的盆形部40布置成从在第一主面3之前。第一主面3由围绕半导体二极管的中轴线100布置在中央的内部面30，和紧接内部面且朝向边缘延伸的边缘面32组成。在边缘面32的区域中可根据现有技术但是在此未示出地布置带有场环(fieldrings)和遮盖该场环的场板(fieldplates)的场环结构。第一接触层300布置在内部面30上，并且在此处以未完全地遮盖内部面30的方式布置，所述第一接触层以本领域内常规的方式构造为多层金属接触层。第二接触层900布置在第二主面9上，并且在此处以未完全地遮盖第二主面9的方式布置，所述第二接触层以本领域内常见的方式构造为多层金属接触层。按照本领域常见的方式，两个接触层300,900不必构造成相同，也就是说，不必构造成带有相同的层顺序。相反地，由于利用接触层实现的不同的连接方法，两个接触层在其构造方面不同。此处单纯举本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种体积导电半导体二极管，包括半导体主体(10)，包括由内部面(30)和边缘面(32)形成的第一主面(3)，在该内部面(30)上布置有第一接触层(300)，且包括在所述第一接触层(300)和第二接触层(900)之间的电流通路，其中该第二接触层布置在与所述第一主面(3)相对的第二主面(9)上，其中所述半导体二极管(1)通过所述第一接触层(300)或所述半导体主体(10)的构造以如下方式组成：当电流流动通过所述电流通路时，通过所述内部面(30)的另外的部分面(600)，更确切地说通过带有每单位体积最大热量的另外的部分面，形成部分电流通路(602)，其中所述内部面的另外的部分面(600)，以及由此为所述半导体二极管的另外的部分面(600)，未布置在所述半导体二极管的中心，也就是说所述另外的部分面(600)围绕中轴线(100)。

【技术特征摘要】
2017.02.16 DE 102017103111.11.一种体积导电半导体二极管，包括半导体主体(10)，包括由内部面(30)和边缘面(32)形成的第一主面(3)，在该内部面(30)上布置有第一接触层(300)，且包括在所述第一接触层(300)和第二接触层(900)之间的电流通路，其中该第二接触层布置在与所述第一主面(3)相对的第二主面(9)上，其中所述半导体二极管(1)通过所述第一接触层(300)或所述半导体主体(10)的构造以如下方式组成：当电流流动通过所述电流通路时，通过所述内部面(30)的另外的部分面(600)，更确切地说通过带有每单位体积最大热量的另外的部分面，形成部分电流通路(602)，其中所述内部面的另外的部分面(600)，以及由此为所述半导体二极管的另外的部分面(600)，未布置在所述半导体二极管的中心，也就是说所述另外的部分面(600)围绕中轴线(100)。2.根据权利要求1所述的半导体二极管，其中所述半导体主体具有pn结(2)。3.根据权利要求1所述的半导体二极管，其中所述半导体主体具有肖特基结。4.根据前述权利要求1-3任一项所述的半导体二极管，其中所述内部的部分面(50)具有部分面轮廓(52)，该部分面轮廓为圆形的或正方形的，或构造成相对于所述半导体二极管的外轮廓至少一样。5.根据前述权利要求1-3中任一项所述的半导体二极管，其中所述内部的部分面(50)具有面伸展量，面伸展量最大为所述内部面(30)面积的25％，以及最小为所述内部面(30)面积的3％。6.根据前述权利要求5所述的半导体二极管，其中所述内部的部分面(50)具有面伸展量，面伸展量最大为所述内部面(30)面积的15％，以及最小为所述内部面(30)面积的10％。7.根据前述权利要求1-3中任一项所述的半导体二极管，其中，所述另外的部分面(600)构造在所述内部面(30)的内部的部分面(50)与邻接所述内部的部分面(50)的外部的部分面(60)的边界(500)的另一边，并且构造为所述外部的部分面(60)的一部分。8.根据权利要求7所述的半导体二极管，其中所述内部的部分面(50)通过以下方式构造和限定：所述内部面(30)在中间切除所述第一接触层(300)。9.根据权利要求7所述的半导体二极管，其中所述内部的部分面(50)通过以下方式构造和限定，该方式为所述内部面(30)在所述第一接触层(300)中具有多个切口，其中所述切口的表面积...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·格约博，B·罗森萨夫，U·席林，W·M·舒尔茨，S·托伊伯，
申请(专利权)人：赛米控电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE