專利名稱：電力控制器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及中到大電流的電力控制器件，如硅可控整流器、三端雙向可控硅開關元件等。
人們喜歡將電力控制器件，如硅可控整流器、三端雙向可控硅開關元件等用作熱水供應系統(tǒng)的開關。例如，硅可控整流器是具有陽極、陰極和柵極的三端半導體器件。該半導體器件用作開關元件，根據(jù)通過柵極的電流而允許或禁止電流在陰極和陽極之間流動。


圖14A是典型電力控制器件1的正面圖，而圖14B是其側(cè)面圖。半導體元件3固定在金屬底座2的中央，并連接到端子4a和4b。半導體元件3的底面通過焊接連接到底座2上，其頂面通過導線5連接到端子4a和4b。這些元件被合成樹脂材料形成的封殼覆蓋住，形成電力控制器件1。
圖15和圖16描述的是現(xiàn)有技術的第一個例子。圖15是采用電力控制器件1的電路11的電路圖。圖16A是構成電力控制器件1的半導體元件3的平面圖，而圖16B是在圖16A上沿F-F截取的截面圖。圖16特別描述了半導體元件3的電極結(jié)構。這種結(jié)構的半導體元件3構成電力控制器件1。采用該電力控制器件的電路11示于圖15中。電路11包括一SSR(固態(tài)繼電器)12，它由多種類型的電力控制器件(如硅可控整流器、三端雙向可控硅開關元件等)組合而成。電路11用SSR12控制負載13產(chǎn)生的熱。
在某些情況下，在包括電力控制器件1的電路中會出現(xiàn)，比如由沖流、照明電涌等造成的電流突然增大。這種電流一般稱為沖擊電流(或浪涌電流)。這種沖擊電流會引起正向二次擊穿，損壞電力控制器件1中半導體元件3的p-n結(jié)。通過采用能夠完全承受沖擊電流的用作半導體元件3的電極、半導體元件3和連接端子4a和4b的導線5，電力控制器件1確保能夠承受是普通額定電流10到40倍的沖擊電流。
從圖15可以看出，電路11配用的熔斷絲14作為SSR12的外部元件。選擇的熔斷絲14在流過的熔斷電流超過預定電流值以上時熔斷。預定電流值大于構成SSR12的電力控制器件1的承受沖擊電流，但小于使電力控制器件1中半導體元件3損壞的電流值。當超過承受沖擊電流的電流流過電路11時，即使在半導體元件3損壞以后熔斷絲也斷開，從而中斷流過電路11的電流。這防止了負載產(chǎn)生過熱，以確保安全。
接著描述構成電力控制器件1的半導體元件3的電極結(jié)構。從圖16A和圖16B看到，半導體芯片22的頂面由一掩蔽氧化膜23掩蔽，氧化膜23上有一個接觸窗，使電極能夠連接到半導體芯片22上。各窗口填充有鋁，從而形成陰極24和柵極25。陰極24和柵極25在它們占據(jù)窗口的各個部分處接觸半導體芯片22。半導體芯片22的底面被由可焊金屬(如Ti-Ni合金之類)形成的陽極26覆蓋。這種結(jié)構的半導體元件3中，陰極24和柵極25在各個底面處接觸半導體芯片22，并且它們的各個頂面與導線相連。
在包含如圖16所示的半導體元件3的電力控制器件1中，具有陰極電極24，考慮到器件的最大額定值和可靠性，陰極電極24具有足夠的寬度和厚度。這就防止了由用作互連電阻的陰極24所引起的電壓降或沖擊電流和電遷移所引起的融化。特別是，定義了一個最大可能接觸區(qū)，在該區(qū)域上，陰極24接觸半導體芯片22。另外，導線5具有承受沖擊電流的足夠大的截面。
按照現(xiàn)有技術的第二個例子(未圖示)，熔斷絲由連接半導體元件和外部端子的導線取代，它也用作熔斷部分。更具體地說，導線的尺寸可以調(diào)節(jié)成當熔斷電流超過流過的預定電流值時，導線熔斷。因此，由于熔斷電流的流過，導線在電力控制器件的半導體元件擊穿之前熔斷，從而斷開流過半導體元件的電流。
然而，如果電力控制器件用作電路的開關器件，那么采用熔斷絲作為外部元件的電路，像現(xiàn)有技術第一個例子那樣，會使尺寸和成本增大。
另一方面，在導線也用作熔斷部分的現(xiàn)有技術的第二個例子中，存在下面的問題1至5。
(1)要求的熔斷電流值的界定需要根據(jù)每一個半導體元件的特征從各種尺寸中選擇出合適的導線，因而增加了額外的精力和費用。
(2)細長導線會在其中產(chǎn)生顯著的電壓降。因此，采用這樣的細長導線來形成電路中所使用的電力控制器件是不經(jīng)濟的。
(3)導線連接期間施加的壓力差會使導線變形而改變預定的熔斷電流，因此使電力控制器件的可靠性下降。
(4)導線熔斷所產(chǎn)生的熱立即通過導線傳導到半導體元件，從而半導體元件有時因膨脹而斷裂，因而半導體元件會無法正常的工作。
(5)至于用于大電流裝置而具有大電極和大截面導線的半導體芯片，很難將導線尺寸調(diào)節(jié)成所要求的熔斷電流值。
所以，本發(fā)明的目的是提供一種具有簡單結(jié)構用來提高其中裝配的電路的可靠性的電力控制器件。
本發(fā)明提供了一種電力控制器件，它響應于來自外部源的控制信號，用來控制半導體芯片上形成的兩電極之間流過的電流，該電力控制器件含有將由比預定大小的電流大的電流熔斷的熔斷部分，熔斷部分配置在至少一個電極上。
按照本發(fā)明，熔斷部分形成在兩個電極中的至少一個電極上。由于流過熔斷部分的電流比預定大小的電流大，所以熔斷部分由其中產(chǎn)生的熱熔斷，從而兩個電極之間的電流被中斷。與其中連接有用作電力控制器件外部元件的熔斷絲的現(xiàn)有技術第一個例子相比，這種結(jié)構的電力控制器件減小了具有電力控制器件的電路的尺寸和價格。
另外，本發(fā)明的特征是，在包括要熔斷的熔斷部分的電極中，垂直于電流方向的熔斷部分的截面積小于熔斷部分以外的電極其他部分的截面積。
例如，按照本發(fā)明，通過蝕刻一淀積金屬，熔斷部分形成在電極中最細的片中。流過熔斷部分的比預定大小的電流大的電流使熔斷部分熔斷，從而使流過兩個電極之間的電流中斷。包括熔斷部分的電極作為整體可以由同樣的材料形成，從而使電力控制器件的生產(chǎn)成本下降。
本發(fā)明的特征是熔斷部分上涂覆有熱塑的電絕緣材料。
按照本發(fā)明，電極的熔斷部分覆蓋由熱塑的有絕緣材料，如樹脂。更具體地說，流過熔斷部分的比預定大小的電流大的電流使熔斷部分熔斷，包括熔斷部分的電極被分成幾部分，從而中斷二電極之間的電流。同時，覆蓋熔斷部分的樹脂材料被溶化，流入被如此劃分的電極部分之間的空間內(nèi)。這就使流過二電極之間的電流更可靠地中斷，結(jié)果使電路的可靠性進一步提高。
另外，本發(fā)明的特征在于，包括熔斷部分的電極通過半導體芯片上的電絕緣層而形成，并且包含與導線的一端相連的墊片部分，導線的另一端與外端子相連；
接觸半導體芯片的接觸部分，以及使接觸部分和墊片部分互連的熔斷部分。
按照本發(fā)明，具有熔斷部分的電極具有這樣一個結(jié)構，其中的墊片部分和接觸部分僅通過熔斷部分互連起來。大于預定大小的電流流過熔斷部分時，熔斷部分斷開，使接觸部分與墊片部分斷開，從而中斷其間的電流。
本發(fā)明的特征是熔斷部分形成在電絕緣層的凸出部。
按照本發(fā)明，厚度相當大的絕緣層形成在半導體芯片頂部的預定位置處，然后形成電極，例如在半導體芯片頂部淀積一種金屬，金屬淀積橫跨半導體芯片的頂部到絕緣層的頂部。覆蓋絕緣層凸出部的金屬層的相當細的部分構成熔斷部分。流過熔斷部分的比預定大小的電流大的電流使熔斷部分熔斷，使接觸部分與墊片部分斷開，從而中斷其間流過的電流。這種結(jié)構從相當平坦結(jié)構(例如平面型)的半導體元件的制造中消除了形成熔斷部分的步驟。
本發(fā)明的特征是半導體芯片配置有沿凸出部延伸的溝槽。
按照本發(fā)明，電極是例如通過在半導體芯片上淀積金屬而形成的，該半導體芯片上沿凸出部具有溝槽，并且覆蓋凸出部的金屬薄膜部分構成熔斷部分。流過熔斷部分的比預定大小的電流大的電流使熔斷部分熔斷，使接觸部分與墊片部分斷開，從而中斷其間流過的電流。這種結(jié)構在包括溝槽(例如Moat型、Mesa型等)的半導體元件的制造中消除了形成熔斷部分的步驟。
本發(fā)明的特征在于包括熔斷部分的電極是這樣構成的與導線的一端相連的墊片部分，該導線的另一端與外端子相連；接觸半導體芯片的接觸部分；以及使接觸部分和墊片部分互連的熔斷部分，接觸部分、電絕緣層和墊片部分順序?qū)盈B半導體芯片上，以及在電絕緣層中形成構成熔斷部分的通孔。
按照本發(fā)明，配置在接觸部分和墊片部分之間的絕緣層中形成構成熔斷部分的通孔。流過熔斷部分的比預定大小的電流大的電流使熔斷部分熔斷，使接觸部分與墊片部分斷開，從而中斷其間流過的電流。這種結(jié)構確保了即使在半導體元件的有限電極區(qū)域中也形成墊片部分、熔斷部分和接觸部分。
本發(fā)明的特征是，形成多個熔斷部分。
按照本發(fā)明，形成的每一個熔斷部分比同一個半導體元件中包括的單個熔斷部分長且窄，所以熔斷部分更易熔斷。當多個熔斷部分中的一個熔斷時，流過的電流分布到其余的熔斷部分，從而使流過其余熔斷部分的電流增大，因而更易熔斷。即，在任一熔斷部分每次熔斷時，流過其余熔斷部分的電流計累計方式增大，從而依次熔斷部分。另外，與包括單個熔斷部分的半導體芯片相反，包括多個熔斷部分的半導體芯片可以對每一熔斷部分選擇更易熔斷的寬度和形狀。
本發(fā)明的特征是熔斷部分由相互靠近的不同部件組合在一起組成。
另外，本發(fā)明的特征是多個熔斷部分相互靠近組合在一起。
按照本發(fā)明，例如熔斷部分沿靠近的彎曲線延伸，或相互靠近地把多個熔斷部分組合在一起，再利用熔斷部分不同部分擴散的熱量。更具體地說，熔斷部分產(chǎn)生的熱趨向于停留和聚集，因此需要在熔斷部分中發(fā)生熔斷而產(chǎn)生的熱量更小，從而更易發(fā)生熔斷。另外，熔斷部分減小的不僅是熱釋放值，而且也是電阻值，因此在正常工作時使功率減小。
在參考附圖對本發(fā)明作了詳細描述以后，本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點將變得更清楚，其中圖1A是按照本發(fā)明構成電力控制器件的半導體元件第一個實施例的平面圖，而圖1B是圖1A中沿A-A線得到的截面圖；圖2A是圖1所示熔斷部分在熔斷前的局部放大圖，而圖2B是在熔斷后熔斷部分的局部放大圖；圖3是表示圖1半導體元件的等效電路的圖；圖4是采用電力控制器件的電路圖，該電力控制器件包含圖1所示的半導體元件；圖5是按照本發(fā)明構成電力控制器件的半導體元件第二個實施例的平面圖；圖6A是按照本發(fā)明構成電力控制器件的半導體元件第三個實施例的平面圖，而圖6B是圖6A中沿B-B線的截面圖；圖7是按照本發(fā)明第四個實施例的電力控制器件的熔斷部分的局部放大圖；圖8A是按照本發(fā)明第五個實施例的熔斷部分在熔斷前的局部放大圖，而圖8B是在熔斷后的局部放大圖；圖9A是按照本發(fā)明的半導體元件第六個實施例的平面圖，圖9B是圖9A中沿C-C線截取的截面圖，而圖9C是其局部放大圖；圖10A是按照本發(fā)明的半導體元件第七個實施例的平面圖，圖10B是圖10A中沿D-D線截取的截面圖，而圖10C是其局部放大圖11A是按照本發(fā)明半導體元件第八個實施例的平面圖，而圖11B是圖11A中沿E-E線截取的截面圖；圖12是按照本發(fā)明的半導體元件第九個實施例的平面圖；圖13是按照本發(fā)明的半導體元件第十個實施例的平面圖；圖14A是典型電力控制器件的正視圖，而圖14B是其側(cè)面圖；圖15是采用現(xiàn)有技術電力控制器件第一個例子的電路圖；圖16A是現(xiàn)有技術半導體元件第一個例子的平面圖，而圖16B是圖16A中沿F-F線截取的截面圖。
下面參照附圖，描述本發(fā)明的較佳實施例。
圖1至圖4描述的是本發(fā)明的第一個實施例；圖1A是構成電力控制器件30的半導體元件31的平面圖，而圖1B是圖1A中沿A-A線截取的截面圖。圖2至4將在以后描述?？刂蒲b置30包含替換圖14所示半導體元件3的半導體元件31。
從圖1看到，敷設在構成半導體元件31的半導體芯片41上的是層疊起來的p1層51、n1層52、p2層53和n2層54。P型雜質(zhì)在p1和p2層51、53中擴散，從而在其中含有少量的空穴。N型雜質(zhì)在n1和n2層52、54中擴散，從而在其中含有少量的自由電子。半導體芯片41的頂部由掩蔽氧化物膜部分42覆蓋。氧化物膜部分42形成的陰極窗使陰極45接觸n2層54，柵極窗使柵極46接觸p2層53。在正方形半導體芯片41的頂面一角處(從圖1A看時在左下角)，有一個尺寸比半導體芯片的尺寸小的正方形柵極窗，而陰極窗占據(jù)除柵極窗以外半導體芯片41頂面大體呈L形的部分。形成的陰極窗保留一更小的L型部分形成墊片底座44。這樣保留的L形墊片底座44是氧化膜部分42的一部分，并與陰極窗包圍的氧化物膜的其余部分隔開。墊片底座44用作陰極45墊片部分43的底座，墊片部分用于導線連接。
陰極窗中填充有鋁，形成陰極45，而柵極窗中填充鋁形成柵極46。如圖1B所示，陰極45下的n2層54位于半導體芯片41的頂部，而盡管圖中未示出，柵極46下的p2層53位于半導體芯片41的頂部。即，填充陰極窗的陰極45接觸下面的n2層即半導體芯片41的頂部，而填充柵極窗的柵極46接觸下面的p2層即半導體芯片41的頂部。陰極45由用導線連接的墊片部分43和由熔斷電流熔斷的熔斷部分47形成。陰極45中除墊片部分43和熔斷部分47以外的其他部分構成一接觸部分48。墊片部分43位于墊片底座44頂部并由墊片溝槽49包圍。接觸部分48和墊片部分43僅由熔斷部分47互連起來。墊片溝槽具有給定的寬度d1。熔斷部分47位于L形墊片部分43邊沿部分中央的上方。半導體芯片41的底面借助于可焊金屬(例如Ti-Ni合金等)由陽極50覆蓋。
掩蔽半導體芯片41整個頂面的氧化物膜通過例如蝕刻而局部去除，從而形成陰極窗和柵極窗，而氧化物膜的其余部分構成氧化物膜部分42。為了形成陰極45和柵極46，將鉛一類的金屬淀積在上面敷設有氧化物膜部分42的半導體芯片41的頂部，并且隨后通過蝕刻局部去除淀積的金屬。
在熔斷部分47，電流沿從墊片部分43到接觸部分48或從接觸部分48到墊片部分43的任意一個方向流過。由于熔斷部分47具有沿電流方向等于溝槽寬度d1的長度，所以可以根據(jù)熔斷部分47垂直于電流方向的截面和溝槽寬度確定熔斷電流的值。溝槽寬度d1依據(jù)陰極45和柵極46所使用的材料和形狀或者電力控制器件的封裝類型而變化。
由于熱釋放的影響，熔斷部分47的熔斷電流增大到二倍至三倍于例如正常鋁線的熔斷電流(空氣中，室溫下)。所以，熔斷部分47的截面積為普通鋁線的1/2到1/3，根據(jù)該鋁線的截面積確定溝槽寬度d。
鋁中的電遷移出現(xiàn)在電流密度范圍1×105A/cm2到5×105A/cm2。即，密度小于1×105A/cm2的電流通過熔斷部分47不會在其中產(chǎn)生電遷移。因此，可以限定熔斷部分47的截面積和溝槽寬度d1，讓電流密度不超過1×105A/cm2，以防止出現(xiàn)電子遷移。
圖2A是在圖1所示半導體元件31中熔斷部分47熔斷前的局部放大圖，而圖2B是在熔斷以后的局部放大圖。熔斷電流流過熔斷部分47時，熔斷部分47產(chǎn)生熱，使熔斷部分47熔化。以相反的方式朝墊片部分43方向和朝接觸部分48方向的表面張力裂開溶化部分，從而形成一熔斷部分47a.溶化的部分47a在兩側(cè)構成分開的球形片，就不能取得電流。這就產(chǎn)生熱擴散，使兩側(cè)的球形溶化片47a冷卻并固化。以這種方式完成熔斷。
圖3是圖1所示半導體元件3 1的等效電路圖。上述電力控制器件包括陰極45、柵極46和陽極50三個電極，其中的陰極45具有熔斷部分47。根據(jù)柵極46上的電流，陰極45和陽極50在導通和斷開之間切換。流過熔斷部分47的熔斷電流使熔斷部分47熔斷，從而切斷流過陰極45和陽極50的電流。
圖4是采用電力控制器件30的電路61的圖。電路61借助于由上述結(jié)構的多種類型的電力控制器件之組合形成的SSR(固態(tài)繼電器)62，用來控制負載63所產(chǎn)生的熱。
接通開關64時，來自直流電源65的電壓施加到SSR62，而SSR 62使交流電流流過負載63或禁止其流過。交流電流的調(diào)節(jié)實現(xiàn)了對負載63產(chǎn)生的熱的控制。
圖4所示的電路61不需要熔斷絲，這是因為在構成SSR 62的電力控制器件30的陰極45處具有熔斷部分47的緣故。與圖15所示的現(xiàn)有技術電路11相反，電路61可以降低成本和尺寸。
圖5描述的是按照本發(fā)明構成電力控制器件的半導體元件31b的第二個實施例。半導體元件31b是從圖1所示的半導體芯片41在頂面上修改了金屬化圖案而得到的。配置在正方形半導體芯片41頂面上的是尺寸小于半導體芯片41的尺寸的三角形柵極46b。五邊形陰極45b占據(jù)除柵極46b以外半導體芯片41上的區(qū)域。三角形墊片部分43b位于陰極45b的區(qū)域的內(nèi)側(cè)。因此，形成合適的氧化物膜部分42b、墊片底座44b、熔斷部分47b、接觸部分48b和墊片溝槽49b。
圖6描述的是本發(fā)明的第三個實施例。圖6A是構成電力控制器件的半導體元件31c的平面圖，而圖6B是圖6A中沿B-B線截取的截面圖。半導體元件31c是從圖1所示在陰極45中墊片部分43和熔斷部分47的結(jié)構中經(jīng)修改后得到的。與圖1中墊片底座44和墊片部分43位于陰極窗內(nèi)部的結(jié)構相反，圖6所示墊片底座44c位于半導體芯片41正方形區(qū)域的上部角落處(從圖6A看時的右上角)。熔斷部分47c位于L型陰極45c中央的外部(從圖6A看時，在陰極45c的右上部)。按照這樣形成合適的氧化物膜部分42c、墊片部分43c、接觸部分48c和墊片溝槽49c。
圖6所示的熔斷部分47c具有比圖1所示熔斷部分47更長的長度，因此更快產(chǎn)生熱，并且熔斷更快。
圖7是按照第四個實施例的熔斷部分47d在電力控制器件中熔斷之前的局部放大圖。熔斷部分47d是通過沿從墊片部分43到接觸部分48的方向在相向側(cè)形成凹槽70，對圖1所示的熔斷部分47修改得到的。與圖1所示熔斷部分47相比，圖7所示結(jié)構的熔斷部分47d沿從墊片部分43到接觸部分48的方向具有更長的長度。所以，熔斷部分47d的生熱和熔斷更快。
圖8描述的是本發(fā)明的第五個實施例。圖8A是熔斷部分47在電力控制器件中熔斷前的局部放大圖，而圖8B是在熔斷以后的局部放大圖。熔斷部分47夾在熱塑樹脂材料形成的樹脂層71之間。流過熔斷部分47的熔斷電流由于該處產(chǎn)生的熱而使熔斷部分47熔斷，并且還引起與之連接的樹脂層71的熔斷。熔斷的樹脂層71填入隔開的熔斷部分之間的孔隙內(nèi)，并固化形成樹脂層71e。
與圖2中所示的熔斷情況相比，圖8所示的結(jié)構可以更可靠地在熔斷部分熔斷時使流過熔斷部分的電流中斷。
圖9描述的是本發(fā)明第六個實施例；圖9A是構成電力控制器件的半導體元件31f的平面圖，圖9B是圖9A沿C-C線截取的截面圖，而圖9C是其局部放大圖。通過增大圖1所示墊片底座44的厚度并形成陰極45從而完全覆蓋L形墊片底座44的端部而修改了半導體元件31f。將墊片底座44f限定為墊片部分43f的底座的絕緣層的厚度L3不小于形成電極的金屬層厚度L2的1/3。墊片底座44f的側(cè)面垂直于半導體芯片41的頂面。覆蓋墊片底座44f的凸出部81的金屬層部分具有比其余部分薄的厚度L1，構成熔斷部分47f。因此，形成合適的氧化物膜部分42f、陰極45f、接觸部分48f和墊片溝槽49f。
電力控制器件中使用的如圖9所示的半導體元件31f去除了制造相當平坦結(jié)構的半導體元件中形成熔斷部分的特定步驟。因此，本實施例的半導體元件最好應用于具有平面型半導體元件等具有相當高耐壓和小電流的電力控制器件，它包含一鈍化的氧化物膜和一細陰極。
圖10描述的是本發(fā)明的第七個實施例。圖10A是構成電力控制器件的半導體元件31g的平面圖，圖10B是圖10A沿D-D線截取的截面圖，而圖10C是其局部放大圖。半導體元件31g中，圖1所示的氧化物膜僅限定墊片底座44g。在半導體元件41g的頂部，形成有鈍化溝槽73和底座溝槽74。底座溝槽74是沿半導體元件41g上熔斷部分47g覆蓋的墊片底座44g的凸出部83而形成的。耐高壓的鈍化玻璃72埋置在鈍化溝槽73中。這樣形成的熔斷部分47g用來覆蓋靠近底座溝槽74的墊片底座44g的凸出部83。借助于底座溝槽74，熔斷部分47g的層厚L4比圖9所示熔斷部分47f的層厚L1更小，因此，更易于熔斷。這樣，就形成了合適的墊片部分43g、陰極45g、接觸部分48g和墊片溝槽49g。
在構成電力控制器件的圖10所示的半導體元件31g中，用來形成熔斷部分47g的底座溝槽74可以同時與鈍化溝槽73一起形成。所以，這種結(jié)構在包括半導體芯片41g上的多個溝槽的半導體元件制造中，無需形成熔斷部分的特別步驟。所以，該實施例最好應用于具有相當高耐壓和大電流的電力控制器件，該器件包含一半導體元件，如溝道式或臺式的半導體元件。另外，該實施例最好還應用于通過隔開具有大層厚的電極(如經(jīng)焊接的電極)的卸下(lift-off)方法而形成的電力控制器件。
圖11描述的是第八個實施例，圖11A是構成電力控制器件的半導體芯片31h的平面圖，而圖11B是圖11A中沿E-E線截取的截面圖。在半導體芯片31h中，陰極45h包含上層和下層，上層構成墊片部分43h，而下層形成接觸部分48h。介于這些層之間的是絕緣層75，如電絕緣材料形成的絕緣層。上層和下層僅由陰極45h的熔斷部分47h互連，熔斷部分由絕緣層75中形成的通孔82構成。這樣，圖1所示的各個部分被修改，并形成合適的氧化物膜部分42h和柵極46h。
構成電力控制器件的圖11所示的半導體元件31h，即使在電極的有限區(qū)域內(nèi)也形成接觸部分、熔斷部分和墊片部分。因此，半導體元件31h最好應用于具有相當小電極的電力控制器件，如柵極關斷硅可控整流器(GTO)，其中的陰極包含多個小部分，而柵極包含多個部分，陰極和柵極的各個部分按照交替方式排列起來。
圖12是本發(fā)明的第九個實施例的平面圖。該實施例的半導體元件31i是從圖1所示的半導體元件31修改得到的，形成了多個熔斷部分，每一個熔斷部分用作獨立的熔斷部分47i。每一熔斷部分47i比圖1所示單個熔斷部分47細而長。每一熔斷部分47i的熔斷機理與參照圖2描述的機理相似，因此，由于熔斷部分更細、更長而更易熔斷。另外，熔斷部分47i中任一部分的熔斷增大了流過其余熔斷部分47i的電流，從而使熔斷依次發(fā)生。
圖13是本發(fā)明第十個實施例的平面圖。該實施例的半導體元件31j是圖1所示半導體元件31的修改，以近似于彎曲線延伸熔斷部分47j。熔斷部分47j是由相互靠近組合在一起的不同部件組成的，從而從一個部件擴散的熱傳送到其他部件，因而可以再利用不同部件之間擴散的熱。另外，通過取小型的彎曲型式，即使在有限的空間內(nèi)也可以形成細長的熔斷部分47j。順便指出，借助于相互靠近在一起的多個離散的熔斷部分，可以實施本實施例。
在不偏離本發(fā)明的精神和基本特征的情況下，本發(fā)明可以以其他的特定形式來實施。所以，這些實施例在所有方面是描述性的，而非限定性的。本發(fā)明的范圍由后文的權利要求而不是上述描述來確定，并且所有的變異都包含在權利要求的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種根據(jù)來自外部源的控制信號，控制半導體芯片上形成的兩個電極之間流過的電流的電力控制器件，其特征在于，所述電力控制器件包含由比預定大小的電流大的電流熔斷的熔斷部分，所述熔斷部分配置在至少一個電極上。
2.如權利要求1所述的電力控制器件，其特征在于，在包括要熔斷的熔斷部分的電極中，垂直于電流方向的熔斷部分的截面積比熔斷部分以外電極任何其他部分的截面積小。
3.如權利要求1或2所述的電力控制器件，其特征在于，所述熔斷部分上涂覆有熱塑電絕緣材料。
4.如權利要求1或2所述的電力控制器件，其特征在于，包括所述熔斷部分的電極是通過半導體芯片上的電絕緣層形成的，并且包含與導線的一端相連的墊片部分，所述導線的另一端與外端子相連；與所述半導體芯片接觸的接觸部分；以及使所述接觸部分和所述墊片部分互連的熔斷部分。
5.如權利要求4所述電力控制器件，其特征在于，所述熔斷部分形成在所述電絕緣層的凸出部上。
6.如權利要求5所述的電力控制器件，其特征在于，所述半導體芯片上具有沿所述凸出部延伸的溝槽。
7.如權利要求1或2所述的電力控制器件，其特征在于，包括所述熔斷部分的電極包含與導線的一端相連的墊片部分，所述導線的另一端與外部端子相連；接觸所述半導體芯片的接觸部分；以及使所述接觸部分與所述墊片部分互連的熔斷部分，所述接觸部分、電絕緣層和墊片部分依次層疊在半導體芯片上，并且在所述電絕緣層中形成限定所述熔斷部分的通孔。
8.如權利要求1或2所述的電力控制器件，其特征在于，所述熔斷部分由相互靠近在一起的不同部件組成。
9.如權利要求1或2所述的電力控制器件，其特征在于，形成多個熔斷部分。
10.如權利要求9所述的電力控制器件，其特征在于，所述多個熔斷部分相互靠近在一起。
全文摘要
一種提高了其中組裝的電路的可靠性而具有簡單結(jié)構的電力控制器件。構成電力控制器件的半導體元件包含一半導體芯片,在該芯片頂部,通過氧化物膜部分形成一陰極和一柵極。陰極包含墊片部分、熔斷部分和接觸部分。墊片部分和接觸部分僅由熔斷部分互連起來。在半導體芯片的底部形成一陽極。熔斷電流流過熔斷部分時,熔斷部分由其中產(chǎn)生的熱而熔斷,從而中斷流過陰極和陽極的電流。
文檔編號H01L21/82GK1183646SQ9711557
公開日1998年6月3日 申請日期1997年7月21日 優(yōu)先權日1996年7月19日
發(fā)明者上內(nèi)元, 今中秀行, 綱野博文 申請人:夏普株式會社