DE10250609B4 - Thyristor device with improved blocking behavior in the reverse direction - Google Patents

Thyristor device with improved blocking behavior in the reverse direction Download PDF

Info

Publication number
DE10250609B4
DE10250609B4 DE10250609A DE10250609A DE10250609B4 DE 10250609 B4 DE10250609 B4 DE 10250609B4 DE 10250609 A DE10250609 A DE 10250609A DE 10250609 A DE10250609 A DE 10250609A DE 10250609 B4 DE10250609 B4 DE 10250609B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor
zone
semiconductor zone
region
edge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10250609A
Other languages
German (de)
Other versions
DE10250609A1 (en
Inventor
Hans-Joachim Schulze
Uwe Kellner-Werdehausen
Franz-Josef Niedernostheide
Reiner Barthelmess
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.)
Infineon Technologies Bipolar GmbH and Co KG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
EUPEC GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG, EUPEC GmbH filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE10250609A priority Critical patent/DE10250609B4/en
Publication of DE10250609A1 publication Critical patent/DE10250609A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10250609B4 publication Critical patent/DE10250609B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/083—Anode or cathode regions of thyristors or gated bipolar-mode devices
    • H01L29/0834—Anode regions of thyristors or gated bipolar-mode devices, e.g. supplementary regions surrounding anode regions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • H01L29/0619—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0657—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body
    • H01L29/0661—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body specially adapted for altering the breakdown voltage by removing semiconductor material at, or in the neighbourhood of, a reverse biased junction, e.g. by bevelling, moat etching, depletion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1012—Base regions of thyristors
    • H01L29/102—Cathode base regions of thyristors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Thyristors (AREA)

Abstract

Thyristorbauelement, das folgende Merkmale aufweist:
– einen Halbleiterkörper (100) mit einer Vorderseite (101), einer Rückseite (102) und einem Rand (103), einer ersten Halbleiterzone (20) eines ersten Leitungstyps, die im Bereich der Rückseite (102) ausgebildet ist, und einer sich an die erste Halbleiterzone (20) anschließenden zweiten Halbleiterzone (30) eines zweiten Leitungstyps, wobei der Rand (103) im Bereich des Übergangs zwischen der ersten und zweiten Halbleiterzone (20, 30) unter einem ersten Winkel (α1) positiv abgeschrägt verlaufend ausgebildet ist, wobei die erste Halbleiterzone (20) stärker als die zweite Halbleiterzone (30) dotiert ist,
– wenigstens eine im Bereich der Vorderseite (101) des Halbleiterkörpers (100) angeordnete dritte Halbleiterzone (50) des zweiten Leitungstyps und wenigstens eine vierte Halbleiterzone (40) des ersten Leitungstyps, die zwischen der wenigstens einen dritten Halbleiterzone (50) und der zweiten Halbleiterzone (30) angeordnet ist,
– wobei die Vorderseite (101) des Halbleiterkörpers (100) im Bereich des Randes (103) unter einem zweiten...Thyristor device comprising:
- A semiconductor body (100) having a front side (101), a back (102) and an edge (103), a first semiconductor zone (20) of a first conductivity type, which is formed in the region of the back (102), and one at the first semiconductor zone (20) adjoining the second semiconductor zone (30) of a second conductivity type, wherein the edge (103) in the region of the transition between the first and second semiconductor zone (20, 30) at a first angle (α1) is formed positively bevelled running, wherein the first semiconductor zone (20) is doped more strongly than the second semiconductor zone (30),
- At least one in the front side (101) of the semiconductor body (100) arranged third semiconductor zone (50) of the second conductivity type and at least a fourth semiconductor zone (40) of the first conductivity type, between the at least one third semiconductor zone (50) and the second semiconductor zone (30) is arranged
- Wherein the front side (101) of the semiconductor body (100) in the region of the edge (103) under a second ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Thyristorbauelement mit verbessertem Sperrverhalten in RückwärtsrichtungThe The present invention relates to a thyristor device having improved Blocking behavior in reverse direction

Ein derartiges Thyristorbauelement ist hinlänglich bekannt und beispielsweise in der EP 0 039 509 A2 oder in der US 4,079,403 beschrieben. Die erste Halbleiterzone im Bereich der Rückseite des Halbleiterkörpers, die üblicherweise p-dotiert ist, bildet den sogenannten anodenseitigen Emitter des Thyristorbauelements, die sich daran anschließende komplementär dotierte zweite Halbleiterzone die anodenseitige Basis, die im Bereich der Vorderseite angeordnete wenigstens eine dritte Halbleiterzone bildet den kathodenseitigen Emitter und die zwischen diesem kathodenseitigen Emitter und der anodenseitigen Basis angeordnete vierte Halbleiterzone bildet die kathodenseitige Basis des Bauelementes.Such a Thyristorbauelement is well known and, for example in the EP 0 039 509 A2 or in the U.S. 4,079,403 described. The first semiconductor zone in the region of the rear side of the semiconductor body, which is usually p-doped, forms the so-called anode-side emitter of the thyristor component, the secondarily doped second semiconductor zone adjoining the anode-side base, the at least one third semiconductor zone arranged in the region of the front side forming the cathode-side Emitter and arranged between this cathode-side emitter and the anode-side base fourth semiconductor zone forms the cathode-side base of the device.

Thyristorbauelemente zeichnen sich in hinlänglich bekannter Weise durch ihre Eigenschaften aus, Spannungen in nicht angesteuertem Zustand sowohl in der sogenannten Vorwärtsrichtung, also bei Anlegen einer positiven Spannung zwischen dem anodenseitigen Emitter und dem kathodenseitigen Emitter, als auch in Rückwärtsrichtung, also bei Anlegen einer negativen Spannung zwischen dem anodenseitigen Emitter und dem kathodenseitigen Emitter sperren zu können. Maßgeblich für die Spannungsfestigkeit des Bauelementes in Rückwärtsrichtung ist dabei zum Einen die Spannungsfestigkeit des pn-Übergangs zwischen dem rückseitigen anodenseitigen Emitter und der sich daran anschließenden anodenseitigen Basis, die maßgeblich durch die Abmessungen und die Dotierungskonzentration der anodenseitigen Basis, die auch als n-Basiszone des Bauelementes bezeichnet wird, bestimmt ist. Darüber hinaus ist der Stromverstärkungsfaktor αpnp eines durch die kathodenseitige Basis, die anodenseitige Basis und den anodenseitigen Emitter gebildeten pnp-Bipolartransistors relevant für die Rückwärtssperrfähigkeit.Thyristor devices are characterized in a well-known manner by their properties, voltages in nicht angesteuertem state both in the so-called forward direction, ie when applying a positive voltage between the anode-side emitter and the cathode-side emitter, as well as in the reverse direction, ie when applying a negative voltage between be able to lock the anode-side emitter and the cathode-side emitter. Decisive for the dielectric strength of the device in the reverse direction is on the one hand, the dielectric strength of the pn junction between the back anode side emitter and the adjoining anode-side base, which is significantly influenced by the dimensions and the doping concentration of the anode-side base, which also serves as the n-base zone Component is designated, is determined. In addition, the current amplification factor α pnp of a pnp bipolar transistor formed by the cathode-side base, the anode-side base, and the anode-side emitter is relevant to the reverse blocking capability.

Kritisch hinsichtlich der Spannungsfestigkeit ist dabei insbesondere der Randbereich des Bauelementes. Zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit im Randbereich in Rückwärtsrichtung ist es bekannt, den Rand im Bereich dieses pn-Übergangs derart abzuschrägen, dass die Querschnittsfläche der Halbleiterzonen im Bereich des pn-Überganges in Richtung der schwächer dotierten Halbleiterzone, üblicherweise der n-Basiszone, abnimmt. Man spricht in diesem Zusammenhang von einer positiven Abschrägung. Eine derartige Abschrägung zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit im Randbereich von pn-Übergängen ist in Baliga: "Power Semiconductor Devices", PWS Publishing, ISBN 0-534-94098-6, Seiten 103-105 und 116-119, ausführlich beschrieben. Die positive Abschrägung bewirkt, dass die Potentiallinien im Randbereich zur Kathodenseite hin gekrümmt werden, wodurch sich die Feldstärke an der Oberfläche reduziert. Allerdings bewirkt diese Krümmung der Potentiallinien, dass sich eine neutrale Zone, die bei Anlegen einer Sperrspannung nicht von einer Raumladungszone erfasst ist, im Randbereich der n-Basiszone verringert.Critical in terms of dielectric strength is in particular the Edge area of the component. To increase the dielectric strength in the edge area in the reverse direction It is known to make the edge in the region of this pn junction such that the cross-sectional area of the semiconductor zones in the region of the pn junction in the direction of the weaker doped Semiconductor zone, usually the n-base zone decreases. One speaks in this context of a positive slope. A such bevel to increase The dielectric strength in the edge region of pn junctions is in Baliga: "Power Semiconductor Devices, PWS Publishing, ISBN 0-534-94098-6, pages 103-105 and 116-119, described in detail. The positive bevel causes the potential lines in the edge area to the cathode side curved down which will increase the field strength reduced on the surface. However, this curvature causes of the potential lines that form a neutral zone when applying a reverse voltage is not detected by a space charge zone, reduced in the edge region of the n-base zone.

Zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit eines Thyristorbauelements in Vorwärtsrichtung ist es aus Baliga a.a.O, Seite 116-119 bekannt, die Vorderseite des Bauelements zum Rand hin abzuschrägen.to increase the withstand voltage of a thyristor device in the forward direction It is known from Baliga a.a.O, page 116-119, the front of the Bevel the component towards the edge.

Durch die Abfolge der kathodenseitigen Basiszone, der komplementär dazu dotierten anodenseitigen Basiszone oder n-Basiszone und der anodenseitigen Emitterzone ist in dem Thyristorbauelement ein pnp-Bipolartransistor gebildet. Die Ver ringerung der neutralen Zone im Randbereich aufgrund der positiven Abschrägung des Randes bewirkt eine verstärkte Injektion der kathodenseitigen Basiszone, die als Emitter dieses Bipolartransistors wirksam ist, im Randbereich des Bauelements, wobei das Vorhandensein dieses Bipolartransistors die Rückwärtsspannungsfestigkeit des Bauelements negativ beeinflusst. Hierbei gilt, dass die Rückwärtsspannungsfestigkeit um so geringer ist, je größer der Verstärkungsfaktor dieses Bipolartransistors ist.By the sequence of the cathode-side base region doped complementary thereto anode-side base zone or n-base zone and the anode-side emitter region is in the thyristor device a pnp bipolar transistor is formed. The reduction of the neutral Zone in the edge area due to the positive bevel of the Randes causes a reinforced Injection of the cathode-side base zone, which emit this Bipolar transistor is effective, in the edge region of the device, the presence of this bipolar transistor being the reverse withstand voltage of the component negatively affected. The rule here is that the reverse withstand voltage the smaller the larger the gain this bipolar transistor is.

Aus der EP 0 230 278 A2 ist ein Thyristorbauelement mit einer einfachen positiven Abschrägung an seinem Rand bekannt, bei dem ausgehend von einer n-Basis ein n-dotierter Kanal durch die p-Basis bis an die Vorderseite des Bauelements reicht und dort durch eine Anschlusselektrode kontaktiert ist. Diese Struktur bildet einen Teil eines JFET, der im selben Halbleiterkörper wie der Thyristor integriert ist. Der n-dotierte Kanal unterbricht bei diesem Bauelement die p-Basis des Thyristors abschnittsweise.From the EP 0 230 278 A2 is a Thyristorbauelement with a simple positive bevel at its edge known in which, starting from an n-base, an n-doped channel through the p-base extends to the front of the device and is contacted there by a connection electrode. This structure forms part of a JFET integrated in the same semiconductor body as the thyristor. The n-doped channel interrupts in this component, the p-base of the thyristor sections.

Die US 5,710,442 beschreibt ein Thyristorbauelement mit einer im Bereich einer Vorderseite des Bauelements angeordneten p-Basis und einem im Bereich einer Rückseite des Bauelements angeordneten p-Emitter. Bei diesem Bauelement ist sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite zum Rand hin abgeschrägt. Darüber hinaus weist der Rand des Bauelements im Bereich eines pn-Übergangs zwischen der n-Basis und der p-Basis eine erste Abschrägung derart auf, dass der Querschnitt des Bauelements in Richtung der p-Basis abnimmt. Im Bereich des pn-Übergangs zwischen dem p-Emitter und der n-Basis ist eine zweite Abschrägung vorhanden, durch welche der Querschnitt des Bauelements ausgehend von der n-Basis in Richtung des p-Emitters abnimmt. Bei dem bekannten Bauelement nimmt darüber hinaus die Dotierungskonzentration in der p-Basis als auch in dem p-Emitter in Richtung des Randes des Bauelementes ab.The US 5,710,442 describes a thyristor component with a p-base arranged in the region of a front side of the component and a p-type emitter arranged in the region of a rear side of the component. In this component, both the front side and the rear side are beveled towards the edge. In addition, in the region of a pn junction between the n-base and the p-base, the edge of the component has a first bevel in such a way that the cross-section of the component decreases in the direction of the p-base. In the region of the pn junction between the p-emitter and the n-base, there is a second chamfer, by means of which the cross-section of the component decreases starting from the n-base in the direction of the p-emitter. In the known device In addition, the doping concentration in the p base and in the p emitter decreases toward the edge of the device.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Thyristorbauelement der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei dem zur Erhöhung der Rückwärtsspannungsfestigkeit die Verstärkung dieses Bipolartransistors im Randbereich reduziert ist und bei dem mögliche negative Auswirkungen auf die Spannungsfestigkeit in Vorwärtsrichtung abgemildert sind.aim Therefore, the present invention is a thyristor device to provide the type mentioned, in which the increase the reverse voltage resistance the reinforcement this bipolar transistor is reduced in the edge region and in which possible mitigated negative effects on forward withstand voltage are.

Dieses Ziel wird durch ein Halbleiterbauelement gemäß der Merkmale der Ansprüche 1 und 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This The object is achieved by a semiconductor device according to the features of claims 1 and 4 solved. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Das oben genannte Ziel, die Spannungsfestigkeit in Rückwärtsrichtung zu erhöhen, wird bei einer Ausführungsform der Er findung dadurch erreicht, dass die die kathodenseitige Basis bildende vierte Halbleiterzone im Bereich des Randes des Halbleiterkörpers durch wenigstens einen. Abschnitt der zweiten Halbleiterzone, die die anodenseitige Basis oder die n-Basiszone bildet, unterbrochen ist, wobei dieser Abschnitt der anodenseitigen Basis bis an die Vorderseite des Halbleiterkörpers reicht.The above-mentioned goal, the reverse voltage resistance is increased in one embodiment He achieved the invention that the cathode-side base forming fourth semiconductor zone in the region of the edge of the semiconductor body at least one. Section of the second semiconductor zone containing the anode-side base or n-base zone forms, is interrupted, this section of the anode-side Base extends to the front of the semiconductor body.

Der wenigstens eine im Bereich des Randes angeordnete Abschnitt der kathodenseitigen Basis, der durch die anodenseitige Basis von den übrigen Abschnitten der kathodenseitigen Basis getrennt ist, weist keine darin angeordneten kathodenseitigen Emitterzonen auf und ist im übrigen vorzugsweise floatend angeordnet. Diese Unterbrechung der kathodenseitigen Basis bewirkt, dass die Stromverstärkung des durch den anodenseitigen Emitter, die anodenseitige Basis und die kathodenseitige Basis gebildeten Bipolartransistors im Randbereich erheblich reduziert ist, woraus eine erhöhte Spannungsfestigkeit des Thyristorbauelements in Rückwärtsrichtung resultiert.Of the at least one arranged in the region of the edge portion of Cathode-side base, by the anode-side base of the remaining sections the cathode-side base is separated, has no arranged therein on the cathode side emitter regions and is otherwise preferably floating arranged. This interruption of the cathode-side base causes that the current gain of the anode-side emitter, the anode-side base and the cathode-side base formed bipolar transistor in the edge region is significantly reduced, resulting in an increased dielectric strength of Thyristorbauelements in the reverse direction results.

Diese Unterbrechung der kathodenseitigen Basiszone bewirkt allerdings eine Verringerung der Spannungsfestigkeit des Thyristorbauelements in Vorwärtsrichtung, wobei die Spannungsfestigkeit in Rückwärtsrichtung mit zunehmendem Abstand zwischen den wenigstens zwei Abschnitten der kathodenseitigen Basis zunimmt, die Spannungsfestigkeit in Vorwärtsrichtung allerdings mit diesem zunehmenden Abstand abnimmt. Hierzu ist anzumerken, dass die Anforderungen an die Vorwärtsspannungsfestigkeit von Hochspannungs-Thyristorbauelementen üblicherweise geringer sind als die Anforderungen an die Spannungsfestigkeit in Rückwärtsrichtung. Darüber hinaus ist bei Hochspannungs-Thyristorbauelementen üblicherweise im Zentrum des in Draufsicht normalerweise kreisförmigen Bauelementes eine Schutzstruktur vorgesehen, deren Durchbruchspannung üblicherweise um einige 100 V niedriger ist, als die Spannungsfestigkeit in Vorwärtsrichtung am Rand. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann somit ein erheblicher Gewinn der Spannungsfestigkeit in Rückwärtsrichtung erzielt werden, ohne die Spannungsfestigkeit in Vorwärtsrichtung im Randbereich so weit abzusenken, dass die Durchbruchspannung der Schutzstruktur erreicht oder gar unterschritten wird.These However, interruption of the cathode-side base zone causes a reduction in the withstand voltage of the thyristor device in the forward direction, the reverse voltage with increasing Distance between the at least two sections of the cathode side Basis increases, the withstand voltage in the forward direction, however, with decreases this increasing distance. It should be noted that the Requirements for forward withstand voltage of high voltage thyristor devices are usually lower as the requirements for reverse voltage resistance. About that In addition, in high-voltage thyristor devices, it is common in the center of the normally circular in plan view device provided a protective structure, the breakdown voltage usually is a few 100 V lower than the withstand voltage in the forward direction on the edge. By the measure according to the invention can thus a significant gain in reverse voltage withstand voltage can be achieved without the voltage resistance in the forward direction Lower so far in the edge area that the breakdown voltage of the Protective structure is reached or even undershot.

Übliche Werte für den Abstand der beiden Abschnitte der kathodenseitigen Basis in lateraler Richtung bzw. für die Breite des diese beiden Bereiche trennenden Abschnittes der bis an die Vorderseite reichenden anodenseitigen Basis liegen zwischen 10 μm und 250 μm, vorzugsweise zwischen 50 μm und 130 μm.Usual values for the Distance between the two sections of the cathode-side base in the lateral direction or for the width of the section separating these two areas up to the front-reaching anode-side base are between 10 microns and 250 microns, preferably between 50 μm and 130 μm.

Die Vorderseite des Halbleiterkörpers ist im Randbereich zusätzlich abgeschrägt, wobei in diesem Fall eine sogenannte negative Abschrägung vorliegt, um in bekannter Weise die Spannungsfestigkeit in Vorwärtsrichtung im Randbereich zu verbessern.The Front side of the semiconductor body is additional in the border area bevelled in which case there is a so-called negative bevel, in a known manner, the voltage resistance in the forward direction to improve in the border area.

Eine erfindungsgemäße kathodenseitige Basisstruktur mit Unterbrechung im Randbereich lässt sich beispielsweise dadurch herstellen, dass nach Herstellung der die anodenseitige Basis- bzw. die n-Basiszone bildenden zweiten Halbleiterzone die kathodenseitige Basis unter Verwendung einer auf die Vorderseite aufgebrachten Maske erzeugt wird, wodurch die Maske bewirkt, dass trennende Abschnitte der n-Basiszone zwischen den beispielsweise mittels Implantation mit nachfolgendem Hochtemperaturschritt hergestellten Abschnitten der kathodenseitigen Basiszone verbleiben. In dem beabstandet zum Rand angeordneten Abschnitt der kathodenseitigen Basiszone werden anschließend die kathodenseitigen Emitterzonen erzeugt.A Cathodic side according to the invention Basic structure with interruption in the edge area can be, for example, thereby that after manufacture of the anode-side base or the n-base region forming the second semiconductor zone, the cathode side Base using a mask applied to the front is generated, causing the mask causes separating sections the n-base zone between, for example, by implantation sections produced with subsequent high-temperature step the cathode-side base zone remain. In the spaced from the Be arranged edge portion of the cathode-side base region subsequently generates the cathode-side emitter zones.

Das eingangs genannte Ziel wird bei einem weiteren erfindungsgemäßen Thyristorbauelement dadurch erreicht, dass die Dotierungskonzentration in der ersten Halbleiterzone, die den anodenseitigen Emitter des Thyristors bildet, in Richtung des Randes abnimmt, wobei der anodenseitige Emitter im Randbereich vorzugsweise wesentlich schwächer dotiert ist, als im Zentralbereich des Bauelementes.The The aforementioned object is characterized by a further Thyristorbauelement invention achieves that the doping concentration in the first semiconductor zone, which forms the anode-side emitter of the thyristor, in the direction decreases the edge, wherein the anode-side emitter in the edge region preferably much weaker is doped, as in the central region of the component.

Diese Abnahme der Dotierungskonzentration im Randbereich führt dazu, dass eine sich bei Anlegen einer Sperrspannung in Rückwärtsrichtung ausbildende Raumladungszone tiefer in diesen schwächer dotierten Randbereich eindringen kann, wodurch sich bei einer gegebenen Sperrspannung die Krümmung der Raumladungszone in der kathodenseitigen Basiszone bzw. der n-Basiszone in Richtung der kathodenseitigen Basiszone verringert. Dies wiederum hat eine Vergrößerung der Dicke der neutralen Zone im Randbereich, und damit eine Erhöhung der Rückwärtsspannungsfestigkeit im Randbereich zur Folge.This decrease in the doping concentration in the edge region means that a space charge zone which forms in the reverse direction when reverse voltage is applied can penetrate deeper into this weakly doped edge region, whereby the curvature of the space charge zone in the katho reduced base side region or the n-base region in the direction of the cathode-side base region. This in turn has an increase in the thickness of the neutral zone in the edge region, and thus an increase in the reverse voltage resistance in the edge region result.

Die Vorwärtsspannungsfestigkeit des Bauelementes wird durch diese Maßnahme nicht negativ, sondern infolge des verringerten Emitterwirkungsgrades der ersten Halbleiterzone sogar positiv beeinflusst. Zur Einstellung der Vorwärtsspannungsfestigkeit des Bauelementes können beliebige herkömmliche Maßnahmen getroffen werden. Zu diesen Maßnahmen gehört erfindungsgemäß das Vorsehen einer zum Randbereich hin abgeschrägten Vorderseite des Halbleiterkörpers. Diese Maßnahme zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit in Vorwärtsrichtung ist grundsätzlich beispielsweise in Baliga, a.a.O., Seite 116-119 beschrieben.The Forward voltage strength of the component is not negative by this measure, but due to the reduced emitter efficiency of the first semiconductor zone even positively influenced. For setting the forward withstand voltage of the component can any conventional activities to be hit. To these measures belongs according to the invention, the provision a front edge of the semiconductor body which is beveled towards the edge region. These measure to increase the voltage resistance in the forward direction is basically for example, in Baliga, loc. cit., pages 116-119.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert.The The present invention will be described below in exemplary embodiments with reference to FIG Figures explained in more detail.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Halbleiterbauelement mit einer unterbrochenen kathodenseitigen Basiszone im Randbereich im Querschnitt. 1 shows a semiconductor device according to the invention with an interrupted cathode-side base zone in the edge region in cross section.

2 zeigt Verläufe der Spannungsfestigkeit in Vorwärtsrichtung und Rückwärtsrichtung abhängig vom Abstand der wenigstens zwei durch die Unterbrechung der kathodenseitigen Basis erhaltenen Abschnitte. 2 FIG. 12 shows progressions of the withstand voltage in the forward direction and the reverse direction depending on the distance of the at least two sections obtained by the interruption of the cathode-side base.

3 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Halbleiterbauelement gemäß einer weiteren Ausführungsform, bei der die Dotierungskonzentration in einer anodenseitigen Emitterzone in Richtung eines Randbereiches abnimmt (3A) und den schematischen Dotierungsverlauf in der anodenseitigen Emitterzone (3B). 3 1 shows a cross section through a semiconductor component according to the invention according to a further embodiment, in which the doping concentration in an anode-side emitter zone decreases in the direction of an edge region (FIG. 3A ) and the schematic doping profile in the anode-side emitter zone ( 3B ).

4 veranschaulicht den Verlauf des Stromes in Rückwärtsrichtung abhängig von der Spannung in Rückwärtsrichtung bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement mit reduzierter Dotierungskonzentration in der anodenseitigen Emitterzone im Randbereich im Vergleich zu einem Thyristorbauelement ohne Reduzierung der Dotierung im Randbereich. 4 FIG. 9 illustrates the course of the reverse current as a function of the voltage in the reverse direction in the case of the semiconductor device according to the invention with reduced doping concentration in the anode-side emitter zone in the edge region in comparison to a thyristor component without reduction of the doping in the edge region.

In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile und Halbleiterbereiche mit gleicher Bedeutung.In denote the figures, unless otherwise indicated, like reference numerals same parts and semiconductor regions with the same meaning.

1 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Thyristorbauelement gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a cross section through a thyristor according to the invention according to a first embodiment of the invention.

Das Bauelement umfasst einen Halbleiterkörper 100 mit einer Vorderseite 101, einer Rückseite 102 und einem zwischen der Vorderseite 101 und der Rückseite 102 verlaufenden Rand 103. Der Halbleiterkörper 100 umfasst eine in dem Ausführungsbeispiel p-dotierte Halbleiterzone 20, die als durchgehende Schicht im Bereich der Rückseite 102 ausgebildet ist. An diese erste Halbleiterzone 20 schließt sich in Richtung der Vorderseite 101 eine n-dotierte zweite Halbleiterzone bzw. Halbleiterschicht 30 an. Im Bereich der Vorderseite 101 sind stark n-dotierte dritte Halbleiterzonen 50 vorgesehen, die durch eine p-dotierte vierte Halbleiterzone 40 gegenüber der zweiten Halbleiterzone 30 getrennt sind. Die erste Halbleiterzone 20 bildet den anodenseitigen Emitter des Thyristorbauelements und ist mittels einer Anodenelektrode 25 kontaktiert. Die zweite Halbleiterzone 30 bildet die anodenseitige Basis bzw. n-Basis des Thyristorbauelements, die auch als n-Basiszone bezeichnet wird. Die dritten Halbleiterzonen 50, die gemeinsam durch eine Kathodenelektrode 52 kontaktiert sind, bilden den kathodenseitigen Emitter und die vierte Halbleiterzone 40 bildet die kathodenseitige Basis des Thyristorbauelements. Zur Verbesserung der Vorwärtsspannungsfestigkeit sind in üblicher Weise Kathodenkurzschlüsse im Bereich der kathodenseitigen Emitterzonen vorgesehen.The component comprises a semiconductor body 100 with a front side 101 , a back 102 and one between the front 101 and the back 102 running edge 103 , The semiconductor body 100 comprises a semiconductor zone p-doped in the exemplary embodiment 20 , which serves as a continuous layer in the area of the back 102 is trained. To this first semiconductor zone 20 closes in the direction of the front 101 an n-doped second semiconductor zone or semiconductor layer 30 at. In the area of the front 101 are heavily n-doped third semiconductor zones 50 provided by a p-doped fourth semiconductor zone 40 opposite the second semiconductor zone 30 are separated. The first semiconductor zone 20 forms the anode-side emitter of the thyristor device and is by means of an anode electrode 25 contacted. The second semiconductor zone 30 forms the anode-side base or n-base of the thyristor device, which is also referred to as n-base zone. The third semiconductor zones 50 , which together through a cathode electrode 52 are contacted, form the cathode-side emitter and the fourth semiconductor zone 40 forms the cathode-side base of the thyristor device. To improve the forward withstand voltage, cathode short circuits are provided in the usual way in the region of the cathode-side emitter zones.

Die Querschnittsdarstellung in 1 zeigt lediglich den Randbereich des beispielsweise symmetrisch und in Draufsicht kreisförmig ausgebildeten Thyristorbauelements, wobei der Vollständigkeit halber zum besseren Verständnis in 1 zudem ein weiter von Rand beabstandeter Ausschnitt dargestellt ist, in dem die kathodenseitige Basiszone 40 mittels einer Gate-Elektrode 42 kontaktiert ist, über welche der Thyristor gezündet werden kann. Selbstverständlich sind beliebige andere Zündstrukturen, insbesondere kontaktlose Strukturen zur Lichtzündung des Thyristors, einsetzbar.The cross-sectional view in 1 shows only the edge region of the example symmetrical and circular in plan view formed Thyristorbauelements, the sake of completeness for better understanding in 1 In addition, a further spaced-edge section is shown, in which the cathode-side base zone 40 by means of a gate electrode 42 is contacted, over which the thyristor can be ignited. Of course, any other ignition structures, in particular contactless structures for light ignition of the thyristor, can be used.

Der Thyristor gemäß 1 wird bei Anlegen einer positiven Spannung zwischen dem Anodenanschluss A und dem Kathodenanschluss K in Vorwärtsrichtung betrieben, während er bei Anlegen einer negativen Spannung zwischen dem Anodenanschluss A und dem Kathodenanschluss K in Rückwärtsrichtung betrieben wird. Maßgeblich für die Spannungsfestigkeit in Rückwärtsrichtung ist die Sperrfähigkeit des pn-Übergangs zwischen dem anodenseitigen Emitter 20 und der n-Basis 30 sowie der Stromverstärkungsfaktor αpnp. Zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit im Randbereich verläuft der Rand 103 unter einem Winkel α1 im Bereich dieses pn-Übergangs derart abgeschrägt, dass sich die Querschnittsfläche des Halbleiterkörpers 100 von dem stärker dotierten anodenseitigen Emitter 20 in Richtung der schwächer dotierten n-Basiszone 30 reduziert. Man spricht in diesem Zusammenhang von einer positiven Abschrägung des Randes 103. Hieraus resultiert in bekannter Weise ein Krümmung des Potentiallinienverlaufs in der n-Basiszone im Randbereich 103 nach oben, wie dies gestrichelt für eine Potentiallinie im Rückwärtssperrfall in 1 dargestellt ist, und eine Reduzierung der Feldstärke auf der Randoberfläche.The thyristor according to 1 is operated in the forward direction upon application of a positive voltage between the anode terminal A and the cathode terminal K, while being operated in the reverse direction upon application of a negative voltage between the anode terminal A and the cathode terminal K. Decisive for the voltage resistance in the reverse direction is the blocking capability of the pn junction between the anode-side emitter 20 and the n-base 30 and the current amplification factor α pnp . To increase the dielectric strength in the edge region of the edge runs 103 beveled at an angle α1 in the region of this pn junction in such a way that the cross-sectional area of the semiconductor body 100 from the more heavily doped anode-side emitter 20 in the direction of the weaker doped n-base zone 30 re duced. One speaks in this context of a positive slope of the edge 103 , This results in a known manner a curvature of the Potentiallinienverlaufs in the n-base zone in the edge region 103 to the top, as dashed lines for a potential line in the reverse blocking case in 1 is shown, and a reduction of the field strength on the edge surface.

Das Schaltsymbol des durch die kathodenseitige Basis 40, die n-Basiszone 30 und den anodenseitigen Emitter 20 gebildeten pnp-Bipolartransistors ist in 1 eingezeichnet. Die Stromverstärkung dieses Bipolartransistors wirkt der Spannungsfestigkeit des Thyristors in Rückwärtsrichtung entgegen, wobei dieser Transistor im Randbereich wegen des dort gekrümmten Potentiallinienverlaufes eine verstärkte Injektion erfahren würde.The switching symbol of the through the cathode-side base 40 , the n-base zone 30 and the anode-side emitter 20 formed pnp bipolar transistor is in 1 located. The current gain of this bipolar transistor counteracts the withstand voltage of the thyristor in the reverse direction, whereby this transistor would experience an increased injection in the edge region because of the potential line curve curved there.

Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, die kathodenseitige Basiszone 40 im Bereich der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 so auszugestalten, dass sie durch einen bis an die Vorderseite 101 reichenden Abschnitt 34 der kathodenseitigen Basiszone 30 unterbrochen ist, um dadurch wenigstens zwei in lateraler Richtung voneinander getrennte Abschnitte der kathodenseitigen Basiszone zu bilden, die in 1 mit dem Bezugszeichen 40A und 40B bezeichnet sind. Der in Richtung des Randes 103 angeordnete Abschnitt 40B ist dabei floatend angeordnet. Der im Zentralbereich des Bauelementes ange ordnete Abschnitt 40A enthält die kathodenseitigen Emitterzonen 50 und dient zur Zündung des Thyristorbauelements.Therefore, according to the invention, the cathode-side base zone is provided 40 in the area of the front 101 of the semiconductor body 100 to design it through one to the front 101 reaching section 34 the cathode-side base zone 30 is interrupted to thereby form at least two laterally separate portions of the cathode-side base region, which in 1 with the reference number 40A and 40B are designated. The one in the direction of the edge 103 arranged section 40B is arranged floating. The attached in the central region of the component arranged section 40A contains the cathode-side emitter zones 50 and serves to ignite the Thyristorbauelements.

Die Unterbrechung der kathodenseitigen Basis reduziert die Stromverstärkung des durch die kathodenseitige Basis 40A, 40B, die anodenseitige Basis 30 und den anodenseitigen Emitter 20 gebildeten pnp-Bipolartransistor erheblich, woraus eine Erhöhung der Spannungsfestigkeit des Thyristorbauelements in Rückwärtsrichtung im Randbereich resultiert. Allerdings resultiert aus der Unterbrechung der Basiszone 40 bei Anlegen einer Blockierspannung in Vorwärtsrichtung eine Reduktion der Spannungsfestigkeit in Vorwärtsrichtung. Diese Reduktion der Spannungsfestigkeit ergibt sich aus einer Krümmung des Potentiallinienverlaufes im Bereich der Unterbrechung der kathodenseitigen Basiszone.The interruption of the cathode-side base reduces the current gain of the cathode-side base 40A . 40B , the anode-side base 30 and the anode-side emitter 20 formed pnp bipolar transistor, resulting in an increase in the dielectric strength of the thyristor device in the reverse direction in the edge region. However, this results from the interruption of the base zone 40 when applying a blocking voltage in the forward direction, a reduction of forward voltage resistance. This reduction of the dielectric strength results from a curvature of the potential line curve in the region of the interruption of the cathode-side base zone.

2 veranschaulicht den Verlauf des Betrages der maximalen Sperrspannung Ur in Rückwärtsrichtung und des Betrages der maximalen Sperrspannung Uv in Vorwärtsrichtung abhängig von dem Abstand der beiden Abschnitte 40A, 40B der kathodenseitigen Basiszone. Hieraus wird deutlich, dass die Spannungsfestigkeit in Rückwärtsrichtung mit zunehmendem Abstand d dieser beiden Abschnitte zunimmt, da hieraus eine Abnahme der Stromverstärkung des pnp-Bipolartransistors resultiert. Umgekehrt sinkt mit zunehmendem Abstand dieser Abschnitte 40A, 40B die Spannungsfestigkeit in Vorwärtsrichtung, da mit zunehmendem Abstand dieser Abschnitte die Potentiallinien im Sperrspannungsfall in Vorwärtsrichtung im Bereich der Unterbrechung der kathodenseitigen Basiszone stärker gekrümmt werden. 2 illustrates the course of the amount of the maximum reverse reverse blocking voltage Ur and the amount of the maximum reverse blocking voltage Uv in the forward direction depending on the distance between the two sections 40A . 40B the cathode-side base zone. From this it is clear that the dielectric strength increases in the reverse direction with increasing distance d of these two sections, since this results in a decrease of the current gain of the PNP bipolar transistor. Conversely, the distance between these sections decreases 40A . 40B the voltage resistance in the forward direction, since with increasing distance of these sections, the potential lines in the reverse voltage case in the forward direction in the region of the interruption of the cathode-side base zone are curved more.

Zur Anhebung der Spannungsfestigkeit in Vorwärtsrichtung ist bei dem Bauelement gemäß 1 vorgesehen, die Vorderseite 101 zum Rand hin in bekannter Weise abzuschrägen, wobei insbesondere der pn-Übergang zwischen dem Abschnitt 40B der kathodenseitigen Basis und der darunter liegenden anodenseitigen Basis im Bereich des abgeschrägten Abschnittes des Randbereiches 103 der Vorderseite 101 liegt.To increase the withstand voltage in the forward direction is in the device according to 1 provided, the front 101 beveled towards the edge in a known manner, in particular the pn junction between the section 40B the cathode-side base and the underlying anode-side base in the region of the chamfered portion of the edge region 103 the front 101 lies.

3 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Thyristorbauelements, bei dem zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit in Rückwärtsrichtung die erste Halbleiterzone 20 im Bereich der Rückseite 102, die den anodenseitigen Emitter bildet, in Richtung des abgeschrägt verlaufenden Randes 103 schwächer dotiert ausgebildet ist. Hierdurch wird bewirkt, dass bei Anliegen einer Spannung in Rückwärtsrichtung, also bei einer negativen Spannung zwischen der Anode A und der Kathode K die Potentiallinien in der anodenseitigen Basiszone 30 weniger stark in Richtung der kathodenseitigen Basiszone 40 gekrümmt werden, als bei herkömmlichen Thyristorbauelementen. Dies hat zur Folge, dass die Stromverstärkung des durch die kathodenseitige Basis 40, die anodenseitige Basis 30 und den anodenseitigen Emitter 20 gebildeten Bipolartransistors im Randbereich erheblich reduziert ist. 3 shows an embodiment of a Thyristorbauelements invention, in which to increase the dielectric strength in the reverse direction, the first semiconductor zone 20 in the area of the back 102 , which forms the anode-side emitter, in the direction of the bevelled edge 103 is formed weaker doped. As a result, when a voltage is applied in the reverse direction, that is to say at a negative voltage between the anode A and the cathode K, the potential lines in the anode-side base zone are effected 30 less strong in the direction of the cathode-side base zone 40 be curved than in conventional thyristor devices. This has the consequence that the current gain of the cathode-side base 40 , the anode-side base 30 and the anode-side emitter 20 formed bipolar transistor is significantly reduced in the edge region.

Im Bereich der Vorderseite 101 kann das Thyristorbauelement wie ein herkömmliches Thyristorbauelement ausgebildet sein. In dem dargestellten, nicht maßstäblich gezeichneten Beispiel befindet sich ein die kathodenseitige Basis 40 kontaktierender Gate-Anschluss G im Zentrum des in Draufsicht kreisförmigen Bauelementes. Die kathodenseitigen Emitterzonen 50 sind mittels einer Kathodenelektrode 52 kontaktiert, wobei Kathodenkurzschlüsse zwischen den kathodenseitigen Emitterzonen 50 zu der kathodenseitigen Basis 40 vorhanden sind. Zur Verbesserung der Spannungsfestigkeit des Bauelementes in Vorwärts richtung ist die Vorderseite 101 in Richtung des Randes 103 zusätzlich abgeschrägt.In the area of the front 101 For example, the thyristor component can be designed like a conventional thyristor component. In the illustrated, not to scale drawn example, there is a cathode-side base 40 contacting gate terminal G in the center of the circular in plan view of the device. The cathode-side emitter zones 50 are by means of a cathode electrode 52 contacted, with cathode shorts between the cathode-side emitter zones 50 to the cathode-side base 40 available. To improve the dielectric strength of the device in the forward direction is the front 101 in the direction of the edge 103 additionally bevelled.

3B zeigt schematisch den Dotierungsverlauf der p-dotierten anodenseitigen Emitterzone 20 in dem stärker dotierten zentralen Bereich 21 und dem schwächer dotierten Randbereich 22. Die Dotierung nimmt im Übergangsbereich zwischen dem stark dotierten Bereich 21 und dem schwächer dotierten Randbereich 22 von einem oberen Dotierungswert NA auf einen niedrigeren Dotierungswert NA-ab, wobei im Übergangsbereich ein großer Gradient vorhanden sein kann. 3B schematically shows the doping profile of the p-doped anode-side emitter zone 20 in the more heavily doped central area 21 and the weaker doped edge area 22 , The doping decreases in the transition region between the heavily doped region 21 and the weaker doped edge area 22 from an upper doping value N A to a lower doping value N A -ab, wherein in the transition region, a large gradient may be present.

Üblicherweise verringern sich technologiebedingt die Abmessungen in lateraler Richtung der stärker dotierten Zone 21 in Richtung der zweiten Halbleiterzone; die mit der Abschrägung des Randes einhergehende laterale Verschmälerung der schwächer dotierten Zone 22 von der Rückseite 102 in Richtung der Vorderseite 101 wird dadurch abgeschwächt.Usually, due to the technology, the dimensions in the lateral direction of the more heavily doped zone are reduced 21 in the direction of the second semiconductor zone; the lateral narrowing associated with the slope of the edge of the weaker doped zone 22 from the back 102 towards the front 101 is thereby attenuated.

4 veranschaulicht den Verlauf des Rückwärtsstromes Ir abhängig von einer zwischen der Anode A und der Kathode K angelegten negativen Rückwärtsspannung Ur für das erfindungsgemäße Thyristorbauelement gemäß 3 und ein herkömmliches Thyristorbauelement. Hieraus wird deutlich, dass bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement die Rückwärtsspannungsfestigkeit gegenüber einem herkömmlichen Bauelement deutlich erhöht ist. Ein nennenswerter Rückwärtsstrom setzt bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement bei betragsmäßig größeren Sperrspannungen ein. 4 illustrates the course of the reverse current Ir depending on a voltage applied between the anode A and the cathode K negative reverse voltage Ur for the Thyristorbauelement according to the invention according to 3 and a conventional thyristor device. It is clear from this that in the case of the semiconductor component according to the invention the reverse withstand voltage is markedly increased compared to a conventional component. An appreciable reverse current begins in the case of the semiconductor component according to the invention in the case of larger reverse voltages.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Reduzierung der Dotierung in der anodenseitigen Emitterzone im Randbereich eine Erhöhung der Spannungsfestigkeit in Rückwärtsrichtung mit sich bringt. Die Dotierung im Randbereich darf allerdings nur so weit verringert werden, dass auch bei maximal zulässiger Rückwärtssperrspannung eine daraus resultierende Raumladungszone noch vollständig durch die anodenseitige Emitterzone 22 aufgenommen werden kann, da ein Durchgreifen der Raumladungszone an die anodenseitige Anschlusselektrode eine sofortige Zerstörung des Bauelementes mit sich bringen würde.It should be noted that the reduction of the doping in the anode-side emitter zone in the edge region brings about an increase in the reverse voltage strength. The doping in the edge region, however, may only be reduced so far that, even with the maximum permissible reverse blocking voltage, a resulting space charge zone is still completely through the anode-side emitter zone 22 can be taken, as a penetration of the space charge zone to the anode-side terminal electrode would bring an immediate destruction of the device with it.

AA
Anodenanschlussanode
GG
Gateanschlussgate terminal
KK
Kathodenanschlusscathode
2020
erste Halbleiterzone,first Semiconductor zone,
anodenseitiger Emitteranode side emitter
21, 2221 22
Teilgebiete des anodenseitigen Emitterssubregions the anode-side emitter
2525
Anodenelektrodeanode electrode
3030
zweite Halbleiterzone,second Semiconductor zone,
anodenseitige Basis, Drift-Zoneanode side Base, drift zone
31, 32, 33, 3431 32, 33, 34
an der Vorderseite endendeat the front ends
Abschnitte der zweitensections The second
HalbleiterzoneSemiconductor zone
40, 40A, 40B40 40A, 40B
vierte Halbleiterzonefourth Semiconductor zone
4242
Gate-ElektrodeGate electrode
5050
dritte Halbleiterzone,third Semiconductor zone,
kathodenseitiger Emittercathode side emitter
5252
Kathodenelektrodecathode electrode
100100
HalbleiterkörperSemiconductor body
101101
Vorderseitefront
102102
Rückseiteback
103103
Randedge

Claims (6)

Thyristorbauelement, das folgende Merkmale aufweist: – einen Halbleiterkörper (100) mit einer Vorderseite (101), einer Rückseite (102) und einem Rand (103), einer ersten Halbleiterzone (20) eines ersten Leitungstyps, die im Bereich der Rückseite (102) ausgebildet ist, und einer sich an die erste Halbleiterzone (20) anschließenden zweiten Halbleiterzone (30) eines zweiten Leitungstyps, wobei der Rand (103) im Bereich des Übergangs zwischen der ersten und zweiten Halbleiterzone (20, 30) unter einem ersten Winkel (α1) positiv abgeschrägt verlaufend ausgebildet ist, wobei die erste Halbleiterzone (20) stärker als die zweite Halbleiterzone (30) dotiert ist, – wenigstens eine im Bereich der Vorderseite (101) des Halbleiterkörpers (100) angeordnete dritte Halbleiterzone (50) des zweiten Leitungstyps und wenigstens eine vierte Halbleiterzone (40) des ersten Leitungstyps, die zwischen der wenigstens einen dritten Halbleiterzone (50) und der zweiten Halbleiterzone (30) angeordnet ist, – wobei die Vorderseite (101) des Halbleiterkörpers (100) im Bereich des Randes (103) unter einem zweiten Winkel (α2) gegenüber übrigen Bereichen der Vorderseite (101) derart abgeschrägt zum Rand hin verlaufend ausgebildet ist, dass eine Spannungsfestigkeit des Bauelementes in Vorwärtsrichtung angehoben ist, wobei der zweite Winkel (α2) kleiner als der erste Winkel (α1) ist, und – wobei die vierte Halbleiterzone (40) im Bereich des Randes (103) an der Vorderseite (101) durch wenigstens einen Ab schnitt (34) der zweiten Halbleiterzone (30), der bis an die Vorderseite (101) reicht, unterbrochen ist.Thyristor device, comprising: - a semiconductor body ( 100 ) with a front side ( 101 ), a back side ( 102 ) and a border ( 103 ), a first semiconductor zone ( 20 ) of a first conductivity type, which in the region of the rear side ( 102 ) is formed, and one to the first semiconductor zone ( 20 ) subsequent second semiconductor zone ( 30 ) of a second conductivity type, wherein the edge ( 103 ) in the region of the transition between the first and second semiconductor zone ( 20 . 30 ) is formed inclined at a first angle (α1), wherein the first semiconductor zone ( 20 ) stronger than the second semiconductor zone ( 30 ), - at least one in the region of the front side ( 101 ) of the semiconductor body ( 100 ) arranged third semiconductor zone ( 50 ) of the second conductivity type and at least one fourth semiconductor region ( 40 ) of the first conductivity type, which between the at least one third semiconductor zone ( 50 ) and the second semiconductor zone ( 30 ), the front side ( 101 ) of the semiconductor body ( 100 ) in the region of the edge ( 103 ) at a second angle (α2) to other areas of the front ( 101 is formed inclined towards the edge so that a voltage resistance of the device is raised in the forward direction, wherein the second angle (α2) is smaller than the first angle (α1), and - wherein the fourth semiconductor zone ( 40 ) in the region of the edge ( 103 ) on the front side ( 101 ) by at least one section ( 34 ) of the second semiconductor zone ( 30 ), which reaches the front ( 101 ) is enough, is interrupted. Thyristorbauelement nach Anspruch 1, bei dem der näher zum Rand (103) liegende Abschnitt der vierten Halbleiterzone (40) floatend angeordnet ist.Thyristor device according to claim 1, wherein the closer to the edge ( 103 ) lying portion of the fourth semiconductor zone ( 40 ) is arranged floating. Thyristorbauelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2 bei dem die Abmessungen des die vierte Halbleiterzone (40) unterbrechenden Abschnittes der zweiten Halbleiterzone (30) in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers 10 μm und 160 μm, vorzugsweise zwischen 50 μm und 250 μm beträgt. Geänderter Patentanspruch 4Thyristor component according to one of Claims 1 or 2, in which the dimensions of the fourth semiconductor zone ( 40 ) interrupting portion of the second semiconductor zone ( 30 ) in the lateral direction of the semiconductor body is 10 μm and 160 μm, preferably between 50 μm and 250 μm. Changed claim 4 Thyristorbauelement, das folgende Merkmale aufweist: – einen Halbleiterkörper (100) mit einer Vorderseite (101), einer Rückseite (102) und einem Rand (103), einer ersten Halbleiterzone (20) eines ersten Leitungstyps, die im Bereich der Rückseite (102) ausgebildet ist, und einer sich an die erste Halbleiterzone (20) anschließenden zweiten Halbleiterzone (30) eines zweiten Leitungstyps, wobei der Rand (103) im Bereich des Übergangs zwischen der ersten und zweiten Halbleiterzone (20, 30) unter einem ersten Winkel (α1) positiv abgeschrägt verlaufend ausgebildet ist, wobei die erste Halbleiterzone (20) stärker als die zweite Halbleiterzone (30) dotiert ist, – wenigstens eine im Bereich der Vorderseite (101) des Halbleiterkörpers (100) angeordnete dritte Halbleiterzone (50) des zweiten Leitungstyps und wenigstens eine vierte Halbleiterzone (40) des ersten Leitungstyps, die zwischen der wenigstens einen dritten Halbleiterzone (50) und der zweiten Halbleiterzone (30) angeordnet ist, – wobei die Vorderseite (101) des Halbleiterkörpers (100) im Bereich des Randes (103) unter einem zweiten Winkel (α2) gegenüber übrigen Bereichen der Vorderseite (101) derart abgeschrägt zum Rand hin verlaufend ausgebildet ist, dass eine Spannungsfestigkeit des Bauelementes in Vorwärtsrichtung angehoben ist, wobei der zweite Winkel (α2) kleiner als der erste Winkel (α1) ist, und – wobei die Dotierungskonzentration in der ersten Halbleiterzone (20) in Richtung des Randes (103) abnimmt.Thyristor device comprising: A semiconductor body ( 100 ) with a front side ( 101 ), a back side ( 102 ) and a border ( 103 ), a first semiconductor zone ( 20 ) of a first conductivity type, which in the region of the rear side ( 102 ) is formed, and one to the first semiconductor zone ( 20 ) subsequent second semiconductor zone ( 30 ) of a second conductivity type, wherein the edge ( 103 ) in the region of the transition between the first and second semiconductor zone ( 20 . 30 ) is formed inclined at a first angle (α1), wherein the first semiconductor zone ( 20 ) stronger than the second semiconductor zone ( 30 ), - at least one in the region of the front side ( 101 ) of the semiconductor body ( 100 ) arranged third semiconductor zone ( 50 ) of the second conductivity type and at least one fourth semiconductor region ( 40 ) of the first conductivity type, which between the at least one third semiconductor zone ( 50 ) and the second semiconductor zone ( 30 ), the front side ( 101 ) of the semiconductor body ( 100 ) in the region of the edge ( 103 ) at a second angle (α2) to other areas of the front ( 101 is formed tapered towards the edge, that a voltage resistance of the device is raised in the forward direction, wherein the second angle (α2) is smaller than the first angle (α1), and - wherein the doping concentration in the first semiconductor zone ( 20 ) in the direction of the edge ( 103 ) decreases. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, bei dem in der ersten Halbleiterzone (20) im Bereich (22) des Randes (103) eine erste Dotierungskonzentration und in den übrigen Bereichen (21) eine zweite höhere Dotierungskonzentration vorhanden ist.Semiconductor component according to Claim 4, in which in the first semiconductor zone ( 20 ) in the area ( 22 ) of the edge ( 103 ) a first doping concentration and in the other areas ( 21 ) a second higher doping concentration is present. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem sich die Abmessungen der stärker dotierten Zone (21) in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers in Richtung der zweiten Halbleiterzone (30) verringern.Semiconductor component according to one of Claims 5 or 6, in which the dimensions of the more heavily doped zone ( 21 ) in the lateral direction of the semiconductor body in the direction of the second semiconductor zone ( 30 ) reduce.
DE10250609A 2002-10-30 2002-10-30 Thyristor device with improved blocking behavior in the reverse direction Expired - Fee Related DE10250609B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10250609A DE10250609B4 (en) 2002-10-30 2002-10-30 Thyristor device with improved blocking behavior in the reverse direction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10250609A DE10250609B4 (en) 2002-10-30 2002-10-30 Thyristor device with improved blocking behavior in the reverse direction

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10250609A1 DE10250609A1 (en) 2004-05-19
DE10250609B4 true DE10250609B4 (en) 2005-12-29

Family

ID=32114973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10250609A Expired - Fee Related DE10250609B4 (en) 2002-10-30 2002-10-30 Thyristor device with improved blocking behavior in the reverse direction

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10250609B4 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103745987B (en) * 2013-12-17 2016-06-22 西安理工大学 A kind of field limiting ring-negative bevel composite terminal structure

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4079403A (en) * 1976-11-01 1978-03-14 Electric Power Research Institute, Inc. Thyristor device with self-protection against breakover turn-on failure
EP0039509A2 (en) * 1980-05-06 1981-11-11 Siemens Aktiengesellschaft Thyristor with high blocking voltage and method of making same
EP0230278A2 (en) * 1986-01-24 1987-07-29 Siemens Aktiengesellschaft Thyristor with integrated power supply for a related circuit unit and method of manufacturing the same
US5393995A (en) * 1992-06-04 1995-02-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor thyristor device with recess
DE4410461C1 (en) * 1994-03-25 1995-06-01 Siemens Ag Thyristor with anode side getter region
US5710442A (en) * 1995-02-03 1998-01-20 Hitachi, Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4079403A (en) * 1976-11-01 1978-03-14 Electric Power Research Institute, Inc. Thyristor device with self-protection against breakover turn-on failure
EP0039509A2 (en) * 1980-05-06 1981-11-11 Siemens Aktiengesellschaft Thyristor with high blocking voltage and method of making same
EP0230278A2 (en) * 1986-01-24 1987-07-29 Siemens Aktiengesellschaft Thyristor with integrated power supply for a related circuit unit and method of manufacturing the same
US5393995A (en) * 1992-06-04 1995-02-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor thyristor device with recess
DE4410461C1 (en) * 1994-03-25 1995-06-01 Siemens Ag Thyristor with anode side getter region
US5710442A (en) * 1995-02-03 1998-01-20 Hitachi, Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BALIGA: Power Semiconductor Devices, PWS Publi- shing, ISBN 0-534-94098-6, S.103-105 ff. und 116- 119 ff *

Also Published As

Publication number Publication date
DE10250609A1 (en) 2004-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006050338B4 (en) Semiconductor device with improved storage charge to diode softness trade-off
DE102004022455B4 (en) Bipolar transistor with insulated control electrode
DE102005053487A1 (en) Power insulated gate bipolar transistor includes semiconductor body having emitter zone with lower emitter efficiency in region corresponding to second cell array section than in region corresponding to first cell array section
DE2733840A1 (en) SEMI-CONDUCTOR ARRANGEMENT WITH A CORRECTING METAL-SEMICONDUCTOR TRANSITION
DE2536277A1 (en) SEMI-CONDUCTOR ARRANGEMENT
DE2511281C2 (en) Photothyristor
EP0913000A1 (en) Field effect controllable semiconductor component
EP0014435B1 (en) Thyristor controlled by field effect transistor
DE102019215905A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing a semiconductor device
DE102019131060A1 (en) Semiconductor device
EP0430133B1 (en) Power semiconductor device having emitter shorts
CH622127A5 (en)
DE2915885C2 (en) Thyristor controlled by field effect transistor
DE10100802C1 (en) Semiconductor component with high avalanche strength and its manufacturing process
EP0651445A2 (en) Turn-off thyristor
DE10250609B4 (en) Thyristor device with improved blocking behavior in the reverse direction
DE10243743B4 (en) Quasi-central semiconductor device
DE3942490C2 (en) Field effect controlled semiconductor device
DE2406866A1 (en) SEMI-CONDUCTOR CONTROL RECTIFIER
DE102020118483A1 (en) Semiconductor device
DE10250608B4 (en) Thyristor device with improved blocking behavior in the reverse direction
DE102009018971A1 (en) Construction of a Schottky diode with improved high-current behavior and method for its production
DE3029836C2 (en) Thyristor
DE10325721B4 (en) Semiconductor device
DE102006023171B4 (en) Semiconductor device with local plasma extraction

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 81669 MUENCHEN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: BAUER-VORBERG-KAYSER, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: INFINEON TECHNOLOGIES BIPOLAR GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 81669 MUENCHEN, DE

Effective date: 20131127

R082 Change of representative

Representative=s name: PATENTANWAELTE BAUER VORBERG KAYSER PARTNERSCH, DE

Effective date: 20131127

Representative=s name: LOHMANNS, BERNARD, DIPL.-PHYS., DE

Effective date: 20131127

Representative=s name: BAUER-VORBERG-KAYSER, DE

Effective date: 20131127

R082 Change of representative

Representative=s name: LOHMANNS, BERNARD, DIPL.-PHYS., DE

R082 Change of representative
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee