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DE4002040A1 - Rueckwaerts leitender abschaltthyristor - Google Patents

Rueckwaerts leitender abschaltthyristor

Info

Publication number
DE4002040A1
DE4002040A1 DE4002040A DE4002040A DE4002040A1 DE 4002040 A1 DE4002040 A1 DE 4002040A1 DE 4002040 A DE4002040 A DE 4002040A DE 4002040 A DE4002040 A DE 4002040A DE 4002040 A1 DE4002040 A1 DE 4002040A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor layer
layer
region
thyristor
type
Prior art date
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Ceased
Application number
DE4002040A
Other languages
English (en)
Inventor
Futoshi Tokunoh
Katsumi Sato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Ceased legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D18/00Thyristors
    • H10D18/60Gate-turn-off devices 
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/101Integrated devices comprising main components and built-in components, e.g. IGBT having built-in freewheel diode
    • H10D84/131Thyristors having built-in components
    • H10D84/135Thyristors having built-in components the built-in components being diodes
    • H10D84/136Thyristors having built-in components the built-in components being diodes in anti-parallel configurations, e.g. reverse current thyristor [RCT]

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  • Thyristors (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen rückwärts leitenden Abschalt­ thyristor, insbesondere den Aufbau einer Isolierzone zwischen den Thyristor- und Diodenbereichen eines rückwärts leitenden Abschaltthyristors.
Ein rückwärts leitender Abschaltthyristor ist eine integrierte Schaltungsanordnung, die auf einem Wafer einen Abschalt­ thyristor und eine Freilaufdiode aufweist, die antiparallel zum Abschaltthyristor geschaltet ist. Auf einem Wafer trennt üblicherweise ein Widerstand einen Thyristorbereich, der als Abschaltthyristor dient, von einem Diodenbereich, der als Rückkopplungsdiode dient. Eine solche Einrichtung miniaturisiert eine Einrichtung, wie z.B. einen Inverter mit eingebautem Abschaltthyristor.
Fig. 1A zeigt in der Draufsicht eine Hälfte der Oberseite eines herkömmlichen rückwärts leitenden Abschaltthyristors vom Druckanschlußtyp. Fig. 1B zeigt eine Schnittansicht zur Erläuterung des Aufbaus längs der Linie III-III in Fig. 1A. Die Bezugszeichen X, Y und Z bezeichnen einen Thyristorbereich, einen Diodenbereich bzw. eine Isolierzone.
Wie aus Fig. 1B ersichtlich, sind auf der Oberseite bzw. der Unterseite einer n-Typ Basisschicht 1 eine p-Typ Basisschicht 2 bzw. eine n⁺-Typ Schicht 3 ausgebildet. In einem Thyristor­ bereich X sind eine Vielzahl von p-Typ Emitterbereichen 4 selektiv innerhalb der n⁺-Typ Schicht 3 ausgebildet; und eine Vielzahl von n-Typ Emitterbereichen 5 sind selektiv auf der p-Typ Basisschicht 2 ausgebildet. In einer Isolierzone Z ist in der p-Typ Basisschicht 2 beispielsweise durch selektives Atzen ein Graben 6 ausgebildet. Ein verbleibender Teil unter­ halb des Grabens 6 der p-Typ Basisschicht 2 niedriger Konzen­ tration dient als Isolierwiderstandsbereich 7 mit einem Isolier­ widerstand R. Wie am deutlichsten aus Fig. 1A ersichtlich, umgibt der Graben 6 und damit der Isolierwiderstandsbereich 7 den Thyristorbereich X und trennt den Thyristorbereich X gegenüber dem Diodenbereich Y.
Kathodenanschlüsse 8 sind auf den n-Typ Emitterbereichen 5 und der p-Typ Basisschicht 2 in dem Diodenbereich Y vorge­ sehen. Eine Gateelektrode 9 ist auf der n-Typ Basisschicht 2 in dem Thyristorbereich X vorgesehen. Ein Teil der Gate­ elektrode 9 im Zentrum dient als Gatesammelelektrode, die mit dem Bezugszeichen 9 a bezeichnet ist.
Die Kathodenanschlüsse 8 und die Gateelektrode 9 sind durch eine Isolierschicht 10 isoliert. Ein Anodenanschluß 11 ist auf der rückseitigen Oberfläche der n⁺-Typ Schicht 3 und den p-Typ Emitterbereichen 4 vorgesehen. Der Anodenanschluß 11 schließt die n⁺-Typ Schicht 3 sowie die p-Typ Emitter­ bereiche 4 kurz, um eine Emitterkurzschlußstruktur zu bilden, so daß die Abschalt-Leistungsfähigkeit erhöht werden kann.
Fig. 2 zeigt ein Ersatzschaltbild des oben beschriebenen rückwärts leitenden Abschaltthyristors. Ein Abschaltthyristor 12 besteht aus den p-Typ Emitterbereichen 4, der n-Typ Basis­ schicht 1, der p-Typ Basisschicht 2 und den n-Typ Emitter­ bereichen 5 im Thyristorbereich X gemäß Fig. 1B.
Eine Freilaufdiode 13, die antiparallel zum Abschaltthyristor 12 geschaltet ist, besteht aus der n-Typ Basisschicht 1 und der p-Typ Basisschicht 2 in dem Diodenbereich Y gemäß Fig. 1B. Der Isolierwiderstand R wird gebildet durch den spezifischen Flächenwiderstand in dem Isolierwiderstandsbereich 7 gemäß Fig. 1B. Der Isolierwiderstand R ist zwischen der Gateelektrode G und der Kathode K des Abschaltthyristors 12 in dem Ersatz­ schaltbild vorgesehen.
Der oben beschriebene, rückwärts leitende Abschaltthyristor hat keine kurzgeschlossene Emitterstruktur bezüglich der n-Typ Emitterbereiche 5. Wenn dementsprechend dieser her­ kömmliche, rückwärts leitende Abschaltthyristor abgeschaltet wird, muß der von den n-Typ Emitterbereichen 5 und der p-Typ Basisschicht 2 gebildete PN-Übergang in Sperr-Richtung vorge­ spannt bleiben, um zu verhindern, daß Elektronen von den n-Typ Emitterbereichen 5 in die p-Typ Basisschicht 2 fließen.
Um daher den Abschaltthyristor abzuschalten, sind die Kathodenanschlüsse 8 und die Gateelektrode 9 in Sperr-Richtung vorgespannt. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Blindstrom durch den Isolierwiderstand R, der die Belastung auf eine nicht­ dargestellte Gatetreiberschaltung erhöht. Es ist daher wünschenswert, daß der Isolierwiderstand R einen möglichst hohen Wert hat.
Der Wert des Isolierwiderstandes R ist nur bestimmt durch den spezifischen Widerstand des Isolierwiderstandsbereiches 7 und die Breite der Isolierzone Z. Der Wert des Isolier­ widerstandes R der ringförmigen Isolierzone Z gemäß Fig. 1A ist somit durch die nachstehende Gleichung bestimmt:
R=ρ PB×ln ( r 2/r 1).
Dabei ist p PB der spezifische Widerstand des Isolierwider­ standsbereiches 7, also der p-Typ Basisschicht 2; r 1 ist der Innendurchmesser der Isolierzone Z; und r 2 ist der Außen­ durchmesser dieser Isolierzone Z. Der spezifische Widerstand ρ PB der n-Typ Basisschicht 2 ist hinsichtlich seiner Vergrößerung beschränkt im Hinblick auf eine Blockierspannung der Anordnung in Vorwärtsrichtung.
Insbesondere gilt folgendes: Nimmt man an, daß das Verun­ reinigungsprofil der p-Typ Basisschicht 2 konstant ist, so ermöglicht eine Spannung, die zwischen Anode und Kathode angelegt wird, daß sich eine Verarmungsschicht gleichmäßig in die p-Typ Basisschicht 2 hinein ausbreitet, und zwar von dem PN-Übergang aus, der von der n-Typ Basisschicht 1 und der p-Typ Basisschicht 2 gebildet wird, während der Thyristor abgeschaltet ist. Wenn die Verarmungsschicht bis zur Ober­ fläche des Isolierwiderstandsbereiches 7 hinaufreicht, ist zu befürchten, daß ein Durchbruch der Anordnung hervorgerufen wird. Um dies zu verhindern, ist es erforderlich, den spezi­ fischen Widerstand ρ PB der p-Typ Basisschicht 2 klein genug zu machen.
Andererseits ist das Verkürzen des Innendurchmessers r 1 der Isolierzone Z begrenzt im Hinblick auf die Stromkapazität. Mit anderen Worten, der Thyristorbereich X muß eine aus­ reichende Fläche haben, um eine gewünschte Stromkapazität zur Verfügung zu stellen, so daß der Innendurchmesser r 1 der Isolierzone Z nicht kleiner gemacht werden kann als der Wert, der dieser ausreichenden Fläche des Thyristor­ bereiches X entspricht.
Um somit den Isolierwiderstand R zu vergrößern, ist es erforderlich, den Außendurchmesser r 2 der Isolierzone Z größer zu machen, also die Breite (r 2- r 1) zu erhöhen. Da die Isolierzone Z beim Betrieb des rückwärts leitenden Abschaltthyristors in nicht aktiver Weise fungiert, bewirkt die Vergrößerung der Breite (r 2- r 1) der Isolierzone Z zur Erhöhung ihrer Fläche, daß die Effizienz der Verwendung der Waferoberfläche beim rückwärts leitenden Abschaltthyristor abnimmt.
Damit der rückwärts leitende Abschaltthyristor gemäß Fig. 1A und 1B eine große Kapazität erhält, muß die Stromkapazität im Thyristorbereich X und Diodenbereich Y erhöht werden. Zur Erhöhung der Stromkapazität im Thyristorbereich X muß der Innendurchmesser r 1 der Isolierzone Z erhöht werden.
Wenn somit der Wert des Isolierwiderstandes R und somit der Wert von (r 2/r 1) konstant gehalten werden, muß die Breite der Isolierzone (r 2- r 1) weiter vergrößert werden. Infolge­ dessen wird bei einem rückwärts leitenden Abschaltthyristor mit größerer Kapazität die Effizienz der Verwendung der Waferoberfläche weiter reduziert.
Beim rückwärts leitenden Abschaltthyristor gemäß Fig. lA und 1B müssen Ladungen, die sich in der p-Typ Basisschicht 2 gesammelt haben, durch die Gateelektrode 9 abgezogen werden, und zwar durch die Vorspannung in Sperr-Richtung zwischen der Kathode und der Gateelektrode, um den Anodenstrom zu blockieren. Der Gaterückstrom, der zu diesem Zeitpunkt im Gate fließt, ist bestimmt durch den Wert des Anodenstromes und die Abschaltverstärkung des Thyristors. Die Abschalt­ verstärkung beträgt üblicherweise 3 bis 5, und dementsprechend muß 1/3 bis 1/5 des Hauptstromes über die Gateelektrode 9 nach außen abgezogen werden. Somit benötigen Abschaltthyristoren ein Gateleitungsvermögen, das wesentlich größer ist als bei üblichen Thyristoren.
Der rückwärts leitende Abschaltthyristor gemäß Fig. 1A und 1B ist mit einer Gatesammelelektrode 9 a versehen, die mit einer nicht-dargestellten externen Gateelektrode in Kontakt steht, um einen solchen großen Strom fließen zu lassen. Die Fläche der Gatesammelelektrode 9 a muß vergrößert werden, um die Stromkapazität der Anordnung zu erhöhen, so daß die Effizienz der Verwendung der Waferoberfläche aufgrund der Fläche redu­ ziert wird, die für die Gatesammelelektrode 9 a erforderlich ist.
Wie oben erläutert, hat ein herkömmlicher rückwärts leitender Abschaltthyristor den Nachteil, daß die Effizienz der Verwendung der Waferoberfläche verringert wird, wenn der Widerstandswert des Isolierwiderstandes R, der den Thyristor­ bereich X von dem Diodenbereich Y isoliert, vergrößert wird oder wenn die Stromkapazität der Anordnung erhöht wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen rückwärts leitenden Abschaltthyristor anzugeben, bei dem eine hohe Effizienz der Verwendung der Waferoberfläche beibehalten werden kann, auch wenn die Werte des Isolierwiderstandes oder der Stromkapazi­ tät erhöht werden.
Ein rückwärts leitender Abschaltthyristor gemäß der Erfindung weist folgendes auf: eine erste Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp mit ersten und zweiten Hauptflächen; eine zweite Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die auf der ersten Hauptfläche der ersten Halbleiterschicht ausge­ bildet ist; eine Trennschicht, die in der zweiten Halbleiter­ schicht ausgebildet ist, um die zweite Halbleiterschicht in erste und zweite Bereiche zu trennen; eine dritte Halbleiter­ schicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die auf einem Teil der zweiten Hauptfläche der ersten Halbleiterschicht ausge­ bildet ist, welche dem ersten Bereich der zweiten Halbleiter­ schicht entspricht; eine vierte Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp, die auf dem ersten Bereich der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet ist; eine erste Elektrode, die sowohl auf der dritten Halbleiterschicht als auch einem Bereich der zweiten Hauptfläche der ersten Halbleiterschicht ausgebildet ist, die dem zweiten Bereich der zweiten Halb­ leiterschicht entspricht; eine zweite Elektrode, die sowohl auf der vierten Halbleiterschicht als auch dem zweiten Bereich der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet ist; und eine dritte Elektrode, die sowohl auf dem ersten Bereich der zweiten Halbleiterschicht als auch der Trennschicht ausge­ bildet ist.
Gemäß der Erfindung ist eine dritte Elektrode auf einer Trennschicht vorgesehen, die mit einem ersten Bereich in einer zweiten Halbleiterschicht verbunden ist. Wenn somit die dritte Elektrode auf der Isolierschicht als Sammel­ elektrode verwendet wird, werden die Flächen der Trennschicht und der Sammelelektrode, welche die Ursache für die Abnahme der Verwendungseffizienz der Waferoberfläche sind, gemeinsame Flächen, so daß die Verwendungseffizienz der Waferoberfläche vergrößert werden kann. Infolgedessen kann ein rückwärts leitender Abschaltthyristor realisiert werden, bei welchem eine hohe Effizienz der Verwendung der Waferoberfläche beibehalten werden kann, auch wenn die Werte des Isolier­ widerstandes oder der Stromkapazität erhöht werden.
Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungs­ beispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeich­ nungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1A eine Draufsicht zur Erläuterung einer Hälfte der Oberflächenstruktur eines herkömmlichen, rück­ wärts leitenden Abschaltthyristors vom Kompressionsverbindungstyp;
Fig. 1B eine Schnittansicht zur Erläuterung des Aufbaus der Anordnung längs der Linie III-III in Fig. 1A;
Fig. 2 ein Ersatzschaltbild eines rückwärts leitenden Abschaltthyristors;
Fig. 3A eine Draufsicht zur Erläuterung einer Hälfte der Oberflächenstruktur eines rückwärts leitenden Abschaltthyristors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3B eine Schnittansicht zur Erläuterung des Aufbaus längs der Linie I-I in Fig. 3A;
Fig. 4A eine Draufsicht zur Erläuterung einer Hälfte der Oberflächenstruktur einer anderen Aus­ führungsform des rückwärts leitenden Abschalt­ thyristors gemäß der Erfindung; und in
Fig. 4B eine Schnittansicht zur Erläuterung des Aufbaus der Anordnung längs der Linie II-II in Fig. 4A.
Im folgenden wird zunächst auf die Fig. 3A und 3B Bezug genommen, die eine erste Ausführungsform des Abschaltthyristors gemäß der Erfindung zeigen. Die Bezugszeichen X, Y und Z bezeichnen in ähnlicher Weise wie in den oben beschriebenen Fig. 1A und 1B einen Thyristorbereich, einen Diodenbereich bzw. eine Isolierzone.
Wie in Fig. 3B dargestellt, sind auf der ersten bzw. zweiten Hauptfläche einer n-Typ Basisschicht 21 eine p-Typ Basis­ schicht 22 bzw. eine n⁺-Typ Schicht 23 ausgebildet. In dem Thyristorbereich X sind eine Vielzahl von n-Typ Emitter­ bereichen 24 innerhalb der n⁺-Typ Schicht 23 selektiv ausge­ bildet; und eine Vielzahl von n-Typ Emitterbereichen 25 sind auf der p-Typ Basisschicht 22 selektiv ausgebildet.
In der Isolierzone Z ist eine n-Typ Trennschicht 26 in der p-Typ Basisschicht 22 mit vorgegebener Tiefe vorgesehen, um die p-Typ Basisschicht 22 in zwei Teile elektrisch zu trennen. Ein Teil der p-Typ Basisschicht 22 niedriger Verun­ reinigungskonzentration, unter der n-Typ Trennschicht 26, dient als Isolierwiderstandsbereich 27.
Wie aus Fig. 3A ersichtlich, umgeben die n-Typ Trennschicht 26 und damit der Isolierwiderstandsbereich 27 den Thyristor­ bereich X, um den Thyristorbereich X vollständig von dem Diodenbereich Y zu trennen.
Kathodenanschlüsse 28 sind auf den n-Typ Emitterbereichen 25 und der p-Typ Basisschicht 22 im Diodenbereich Y vorgesehen, und eine Gateelektrode 29 ist auf der p-Typ Basisschicht 22 im Thyristorbereich X vorgesehen. Die Kathodenanschlüsse 28 und die Gateelektrode 29 sind durch eine Isolierschicht 30 isoliert. Die Isolierschicht 30 überdeckt die gesamte obere Oberfläche der n-Typ Trennschicht 26.
Eine Gatesammelelektrode 29 a ist auf der n-Typ Trennschicht 26 ausgebildet, wobei sie von der n-Typ Trennschicht 26 durch die Isolierschicht 30 isoliert ist. Wie aus Fig. 3A ersichtlich, ist die Gatesammelelektrode 29 a so ausgebildet, daß sie mit der Gateelektrode 29 integriert ist.
Ein Anodenanschluß 31 ist auf der rückseitigen Oberfläche der n⁺-Typ Schicht 23 und den p-Typ Emitterbereichen 24 vorgesehen. Der Anodenanschluß 31 schließt die n⁺-Typ Schicht 23 und die p-Typ Emitterbereiche 24 kurz, um eine kurzgeschlossene Emitterstruktur zu bilden, so daß das Abschalt-Leistungsvermögen der Anordnung erhöht wird.
Die Erfindung ist auch anwendbar auf den Fall, wo die p-Typ Emitterbereiche 24 keine kurzgeschlossene Emitterstruktur haben, d.h., wenn der Thyristorbereich X einen p-Typ Emitter­ bereich 24 aufweist, der auf der gesamten zweiten Hauptfläche der n-Typ Basisschicht 21 ausgebildet ist. Der oben beschriebene rückwärts leitende Abschaltthyristor hat das gleiche Ersatz­ schaltbild, das in der oben beschriebenen Fig. 2 dargestellt ist.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Herstellen des rückwärts leitenden Abschaltthyristors vom Druckverbindungstyp be­ schrieben, der in den Fig. 3A und 3B dargestellt ist. Nach dem Herstellen eines n-Typ Halbleiterwafers, der als n-Typ Basisschicht 21 dient, wird eine p-Typ Basisschicht 22 auf der ersten Hauptfläche des n-Typ Halbleiterwafers ausge­ bildet, und zwar durch das Eindiffundieren von p-Typ Verun­ reinigungen oder durch epitaxiales Aufwachsen.
Ferner wird eine n⁺-Typ Schicht 23 auf der zweiten Hauptfläche des n-Typ Halbleiterwafers ausgebildet, und zwar durch Ein­ diffundieren von n-Typ Verunreinigungen. Dann werden p-Typ Emitterbereiche 24 innerhalb der n⁺-Typ Schicht 23 ausgebildet durch selektives Eindiffundieren von p-Typ Verunreinigungen.
Dann wird im Thyristorbereich X eine n-Typ Schicht auf der p-Typ Basisschicht 22 ausgebildet, und zwar durch Eindiffun­ dieren von n-Typ Verunreinigungen in die p-Typ Basisschicht 22. Danach wird die n-Typ Schicht selektiv entfernt, so daß n-Typ Emitterbereiche 25 übrigbleiben.
Gleichzeitig mit dem Entfernen der n-Typ Schicht wird auch ein oberer Oberflächenbereich der p-Typ Basisschicht 22 in der Isolierzone Z entfernt. Dann wird in der Isolierzone Z eine n-Typ Trennschicht 26 vorgegebener Dicke ausgebildet durch Eindiffundieren von n-Typ Verunreinigungen. Ein Teil der p-Typ Basisschicht 22, der unter der n-Typ Trennschicht 26 bleibt, dient als Isolierwiderstandsbereich 27.
Gemäß der Erfindung kann der Isolierwiderstandsbereich 27 in seiner Dicke präzise gesteuert werden durch einen Diffusionsprozeß, bei dem eine wesentlich höhere Genauigkeit erreicht wird als beim Ätzen. Infolgedessen kann der spezi­ fische Widerstand des Isolierwiderstandsbereiches 27 mit hoher Genauigkeit gesteuert bzw. kontrolliert werden.
Danach wird eine Isolierschicht 30 über der gesamten Oberfläche der p-Typ Basisschicht 22 ausgebildet. Wenn die Isolierschicht 30 ein entsprechendes Muster erhalten hat, erfolgt eine Metallisierung zur Bildung der Kathodenanschlüsse 28, der Gateelektrode 29 sowie der Gatesammelelektrode 29 a. Ferner wird ein Anodenanschluß 31 auf der rückseitigen Oberfläche des Wafers durch Metallisierung gebildet. Auf diese Weise kann der rückwärts leitende Abschaltthyristor gemäß Fig. 3A und 3B realisiert werden.
Bei dem herkömmlichen rückwärts leitenden Abschaltthyristor gemäß Fig. 1A und 1B wird die Effizienz der Verwendung der Waferoberfläche sowohl durch die Gatesammelelektrode 9 a als auch die Isolierzone Z reduziert. Bei der oben beschrie­ benen Ausführungsform gemäß der Erfindung ist jedoch die Gatesammelelektrode 29 a innerhalb der Fläche der Isolierzone Z vorgesehen, so daß die Waferoberfläche effektiver verwendet werden kann, weil nämlich eine nicht effektive Fläche auf der Waferoberfläche verringert werden kann. Infolgedessen kann die Effizienz der Verwendung der Waferoberfläche erhöht werden.
Dabei kann anstelle der Isolierschicht 26 aus einem n-Typ Halbleiter eine Isolierschicht verwendet werden, die aus einem Isoliermaterial, wie z. B. SiO2 oder einem Material mit hohem Widerstand besteht. In diesem Falle braucht die Isolierschicht 30 nicht über der Isolierschicht ausgebildet zu werden.
Fig. 4A zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung einer Hälfte der oberen Oberfläche einer anderen Ausführungsform eines rückwärts leitenden Abschaltthyristors gemäß der Erfindung.
Fig. 4B zeigt eine Schnittansicht zur Erläuterung des Aufbaus längs der Linie II-II in Fig. 4A.
Während bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 3A und 3B der Abschaltthyristor innerhalb der Isolierzone Z und seine Rückkopplungsdiode außerhalb der Isolierzone Z angeordnet sind, ist bei dieser Ausführungsform gemäß den Fig. 4A und 4B die Anordnung umgekehrt vorgesehen. Es ist nämlich der Abschaltthyristor X außerhalb der Isolierzone Z vorgesehen, während ihre Rückkopplungsdiode Y innerhalb der Isolierzone Z vorgesehen ist.
Die Gatesammelelektrode 29 a ist in ähnlicher Weise wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform innerhalb der Isolier­ zone Z ausgebildet. Infolgedessen kann auch bei dieser Ausführungsform gemäß den Fig. 4A und 4B die Effizienz der Verwendung der Waferoberfläche erhöht werden, nämlich durch effektive Ausnutzung der Waferoberfläche.
Bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform gemäß den Fig. 4A und 4B können die einzelnen Schichten und Komponenten des Abschaltthyristors in gleicher Weise hergestellt werden wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform gemäß Fig. 3A und 3B. Es muß lediglich mit dem abgewandelten Muster der Anordnung der einzelnen Komponenten gearbeitet werden, die in Fig. 4B im einzelnen dargestellt sind und dabei die gleichen Bezugszeichen tragen, die vorstehend bereits erläutert worden sind.

Claims (8)

1. Rückwärts leitender Abschaltthyristor, gekennzeichnet durch
  • - eine erste Halbleiterschicht (21) vom ersten Leitfähig­ keitstyp mit ersten und zweiten Hauptflächen;
  • - eine zweite Halbleiterschicht (22) vom zweiten Leitfähig­ keitstyp, die auf der ersten Hauptfläche der ersten Halbleiterschicht (21) ausgebildet ist;
  • - eine Trennschicht (26), die in der zweiten Halbleiter­ schicht (22) ausgebildet ist, um die zweite Halbleiter­ schicht (22) elektrisch in erste und zweite Bereiche (X, Y) zu trennen;
  • - eine dritte Halbleiterschicht (23) vom zweiten Leitfähig­ keitstyp, die auf einem Teil der zweiten Hauptfläche der ersten Halbleiterschicht (21) ausgebildet ist, die dem ersten Bereich der zweiten Halbleiterschicht (22) entspricht;
  • - eine vierte Halbleiterschicht (25) vom ersten Leitfähig­ keitstyp, die auf dem ersten Bereich der zweiten Halbleiter­ schicht (22) ausgebildet ist;
  • - eine erste Elektrode (A, 31), die sowohl auf der dritten Halbleiterschicht (23) als auch einem Teil der zweiten Hauptfläche der ersten Halbleiterschicht (21) ausgebildet ist, entsprechend dem zweiten Bereich der zweiten Halb­ leiterschicht (22);
  • - eine zweite Elektrode (K, 28), die sowohl auf der vierten Halbleiterschicht (25) als auch dem zweiten Bereich der zweiten Halbleiterschicht (22) ausgebildet ist; und
  • - eine dritte Elektrode (G, 29, 29 a), die sowohl auf dem ersten Bereich der zweiten Halbleiterschicht (22) als auch auf der Trennschicht (26) ausgebildet ist.
2. Abschaltthyristor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Trennschicht (26) eine trennende Halbleiterschicht (26) vom ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, die bis zu einer vorgegebenen Tiefe der zweiten Halbleiterschicht (22) ausgebildet ist,
und daß eine Isolierschicht (30) vorgesehen ist, die zwischen der trennenden Halbleiterschicht (26) und der dritten Elektrode (G, 29, 29 a) vorgesehen ist.
3. Abschaltthyristor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht (26) eine Isolierschicht aufweist oder aus einem Material mit hohem Widerstand besteht.
4. Abschaltthyristor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der dritten Elektrode (G, 29, 29 a) auf der Trennschicht (26) als Sammelelektrode (29 a) dient, um den durch die dritte Elektrode (G, 29, 29 a) fließenden Strom zu sammeln.
5. Abschalttyhristor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht (26) den ersten Bereich (X) der zweiten Halbleiterschicht (22) umgibt, um den ersten Bereich (X) von dem zweiten Bereich (Y) der zweiten Halbleiterschicht (22) zu trennen.
6. Abschaltthyristor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht (26) den zweiten Bereich (Y) der zweiten Halbleiterschicht (22) umgibt, um den zweiten Bereich (Y) vom ersten Bereich (X) der zweiten Halbleiterschicht (22) zu trennen.
7. Abschaltthyristor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die dritte Halbleiterschicht (23) eine Vielzahl von Schichten aufweist, die selektiv auf dem Teil der zweiten Hauptfläche der ersten Halbleiterschicht (21) ausgebildet sind, die dem ersten Bereich der zweiten Halbleiterschicht (22) entsprechen,
und daß die erste Elektrode (31) eine Elektrode ist, welche über der Gesamtheit der Vielzahl von Schichten und der zweiten Hauptfläche der ersten Halbleiterschicht (21) ausgebildet ist.
8. Abschaltthyristor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die trennende Halbleiterschicht (26) eine Verunreinigungs- Diffusionsschicht aufweist.
DE4002040A 1989-01-31 1990-01-24 Rueckwaerts leitender abschaltthyristor Ceased DE4002040A1 (de)

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