DE19613085A1

DE19613085A1 - MOS gate controlled power semiconductor component, e.g. power MOSFET or IGBT

Info

Publication number: DE19613085A1
Application number: DE1996113085
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr Schlangenotto
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1996-04-02
Filing date: 1996-04-02
Publication date: 1997-10-09

Abstract

The component consists of several OFF and ignition unity cells, forming a thyristor structure. There are two P-channel MOSFETs (M1, 2), forming a common P plus N junction (J4). The ignition unity cells contain an extra third N-channel depletion MOSFET (M3). The voltage at the P plus N junction is limited in all switching conditions of the first and/or the second MOSFET. Preferably the voltage is kept at a value below the MOSFET breakdown voltage. The P-channel length of the first MOSFET is greater in the ignition cell than in the OFF cell, by at least 1.5.

Description

Die Erfindung betrifft einen durch ein MOS-Gate schaltbares Leistungsbauelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a switchable by a MOS gate power device according to the Preamble of claim 1.

Zum Schalten von Leistungsbauelementen werden bisher z. B. Leistungs-MOSFETs oder Insulated-Gate-Bipolartransistoren (IGBT) eingesetzt. In der Literatur wird zum Schalten von höheren Spannungen vorgeschlagen. MOS-Thyristoren einzusetzen, da deren die Ansteuerung wesentlich vereinfacht und die Durchlaßverluste auch bei hoher Strombelastung und hoher Stromtragfähigkeit den bekannten Leistungsbauelementen überlegen sind.To switch power components have been z. B. Power MOSFETs or Insulated gate bipolar transistors (IGBT) are used. In the literature, switching to higher Tensions suggested. Use MOS thyristors because their control is essential simplified and the transmission losses even with high current load and high current carrying capacity known power components are superior.

Aus der PS DE 44 02 877 ist ein derartiges, durch ein einziges MOS-Gate schaltbares Leistungsbauelement bekannt. Es weist eine Vielzahl von parallelgeschalteten, eine Thyristorstruktur bildende Einheitszellen auf. Ein Teil der Einheitszellen ist als Zünd-Einheitszellen, ein anderer Teil als Abschalt-Einheitszellen der Thyristorstruktur wirksam. Die Zünd-Einheitszellen zeigen in ihren Strom-Spannungskennlinien ebenso wie die Abschalt-Einheitszellen einen Bereich mit Strombegrenzung, gehen jedoch bereits bei deutlich geringeren Spannungen in den Durchbruch als die Abschalt-Einheitszellen. Darüber hinaus ist die Abschaltfähigkeit der Einheitszellen aus dem Sättigungsbereich der Kennlinie heraus stark reduziert. Die Zünd-Einheitszellen können die Funktion des Bauelements stören und dessen zuverlässiges Abschalten verhindern.From PS DE 44 02 877, such a switchable by a single MOS gate Power component known. It has a large number of parallel-connected, a thyristor structure forming unit cells. Some of the unit cells are ignition units, others are Shutdown unit cells of the thyristor structure effective. The ignition unit cells show in their Current-voltage characteristics as well as the switch-off unit cells go an area with current limitation however, already at significantly lower voltages in the breakdown than the shutdown unit cells. In addition, the switch-off capability of the unit cells is out of the saturation range of the characteristic greatly reduced out. The ignition unit cells can interfere with the function of the component and its prevent reliable shutdown.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leistungsbauelement anzugeben, das verbesserte Zünd-Einheitszellen aufweist.The invention has for its object to provide a power device that improved Has ignition unit cells.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Weiterführende und vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.The object is solved by the features of claim 1. Further and advantageous Refinements can be found in the subclaims and the description.

Die Erfindung geht davon aus die Zünd-Einheitszellen so auszugestalten, daß die Spannung am kathodenseitigen p+n-Übergang unter der Kathode auf einen Wert unterhalb der Durchbruchspannung begrenzt wird.The invention is based on the design of the ignition unit cells so that the voltage at p + n junction on the cathode side below the cathode to a value below the breakdown voltage is limited.

Der Vorteil liegt darin, daß die so ausgestalteten Zünd-Einheitszellen das schnelle Schalten der normalen Einheitszellen nicht stören. Schnelles Einschalten und Abschalten des Bauelements wird ermöglicht, insbesondere ist das Bauelement auch oberhalb der Hörgrenze von 20 kHz einsetzbar. Die Betriebssicherheit des Bauelements wird erhöht, da ein etwaiges Durchbrennen der Einheitszellen verhindert wird.The advantage is that the ignition unit cells designed in this way enable the fast switching of normal ones Do not disturb unit cells. Fast switching on and switching off of the component is made possible in particular, the component can also be used above the hearing limit of 20 kHz. The Operational reliability of the component is increased because the unit cells burn out is prevented.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Verbesserungen durch einfache technische Mittel erzielbar sind. Insbesondere im Herstellungsprozeß eines erfindungsgemäßen Bauelements sind keine grundlegenden Änderungen der Halbleitertechnologie notwendig. Die Verbesserungen können in bestehende Prozeßlinien integriert werden, ohne Kosten zu erhöhen oder den Herstellprozeß zu verlangsamen oder aufwendiger zu machen.It is particularly advantageous that the improvements can be achieved by simple technical means. In particular in the manufacturing process of a component according to the invention are not fundamental Changes in semiconductor technology necessary. The improvements can be seen in existing ones Process lines can be integrated without increasing costs or slowing down the manufacturing process or to make it more complex.

Das Bauelement weist eine Kennlinie mit Stromsättigung über einen weiten Spannungsbereich auf, was gleichbedeutend mit einem großen sicheren Arbeitsbereich (SOA) ist.The component has a characteristic with current saturation over a wide voltage range, what is synonymous with a large safe work area (SOA).

Eine besondere Ausführungsart des erfindungsgemäßen Bauelements ermöglicht Platzeinsparung und die optimale Ausnutzung der Fläche des Halbleiterkörpers. Dabei ist die Anzahl der Zünd-Einheitszellen geringer als die der Abschalt-Einheitszellen.A special embodiment of the component according to the invention enables space saving and the optimal use of the area of the semiconductor body. The number of ignition unit cells less than that of the shutdown unit cells.

Alle Maßnahmen zur Verbesserung der Zünd-Einheitszellen sind einzeln wirksam, jedoch auch mit Vorteil kombinierbar.All measures to improve the ignition unit cells are effective individually, but also with Advantage can be combined.

Im folgenden ist zuerst die Funktionsweise eines Bauelements nach dem Stand der Technik beschrieben. Daran anschließend sind die Merkmale, soweit sie für die Erfindung wesentlich sind, eingehend erläutert und anhand von Figuren der Zeichnung näher beschrieben.The mode of operation of a component according to the prior art is first described below. Subsequently, the features, insofar as they are essential for the invention, are explained in detail and described in more detail with reference to figures of the drawing.

Es zeigenShow it

Fig. 1 den Schnitt durch eine erste Ausführungsart einer Zünd-Einheitszelle nach dem Stand der Technik. Fig. 1 shows a section through a first embodiment of an ignition unit cell according to the prior art.

Fig. 2 den Schnitt durch eine zweite Ausführungsart einer Zünd-Einheitszelle nach dem Stand der Technik. Fig. 2 shows the section through a second embodiment of an ignition unit cell according to the prior art.

Fig. 3 die Strom-Spannungskennlinien von Zünd-Einheitszellen und Abschalt-Einheitszellen nach dem Stand der Technik. Fig. 3 shows the current-voltage characteristics of ignition unit cells and shutdown unit cells according to the prior art.

Fig. 4 die Strom-Spannungskennlinien von erfindungsgemäß verbesserten Zünd-Einheitszellen. Fig. 4 shows the current-voltage characteristics of ignition unit cells improved according to the invention.

Fig. 5 die Aufsicht auf eine Ausführungsart eines erfindungsgemäßen Bauelements. Fig. 5 shows the supervision of an embodiment of a component according to the invention.

Anhand der Fig. 1 und der Fig. 2 ist die Funktionsweise eines Bauelements nach dem Stand der Technik beschrieben. Fig. 1 zeigt den Schnitt durch eine Abschalt-Einheitszelle mit einer p⁺npn⁺-Thyristorstruktur nach dem Stand der Technik. Auf eine äußere Anode A folgt eine p⁺-Emitterzone 1, gefolgt von einer n-Basiszone 2, einer p-Basiszone 3, in die eine n-Emitterzone 4 eingebettet ist, die in Richtung senkrecht zur Bildebene z. B. streifenförmig ausgebildet ist. Die Übergänge zwischen den einzelnen Zonen unterschiedlicher Dotierung sind J1, J2, J3. In die n-Emitterzone 4 ist ein hoch dotierter zentraler n⁺-Bereich 4′ eingelassen. In den Bereichen außerhalb des zentralen Bereichs der n-Emitterzone 4 sind je ein Paar hoch dotierte p+-Zonen 5, 5′ eingebettet, die parallel zum Rand J3 der n-Emitterzone 4 verlaufen. Jedes Paar der p+-Zonen 5, 5′ bildet zusammen mit dem Zwischengebiet der n-Emitterzone 4 und dem darüber angeordneten, mit einer Oxidschicht 7 vom Halbleiterkörper isolierten Gate G einen ersten p-Kanal-MOSFET M1.Referring to Figs. 1 and FIG. 2, the operation is described a device according to the prior art. Fig. 1 shows the section through a shutdown unit cell with a p⁺npn⁺ thyristor structure according to the prior art. On an outer anode A follows a p⁺-emitter zone 1 , followed by an n-base zone 2 , a p-base zone 3 , in which an n-emitter zone 4 is embedded, z in the direction perpendicular to the image plane. B. is strip-shaped. The transitions between the individual zones with different doping are J1, J2, J3. In the n-emitter zone 4 , a highly doped central n⁺ region 4 'is embedded. In the areas outside the central area of the n-emitter zone 4 , a pair of highly doped p + zones 5 , 5 'are embedded, which run parallel to the edge J3 of the n-emitter zone 4 . Each pair of p + zones 5 , 5 'forms, together with the intermediate region of the n-emitter zone 4 and the gate G arranged above it, with an oxide layer 7 insulated from the semiconductor body, a first p-channel MOSFET M1.

Die n-Emitterzone ist im mittleren, höher dotierten n⁺-Bereich 4′ mit einer floatenden Kathodenmetallisierung F versehen, die auch den nach innen liegenden p+-Streifen 5′ jedes p+-Zonenpaares 5, 5′ ohmisch kontaktiert. Die am Rand der n-Emitterzone 4 gelegenen p+-Streifen 5 sind mit einer Metallschicht C kontaktiert, die als äußere Kathode C des Bauelements dient und die keinen Kontakt mit der n-Emitterzone 4 hat. Der erste MOSFET M1 liegt in Serie mit der Thyristorstruktur unterhalb der floatenden Kathode F. In Vorwärts- oder Schaltrichtung ist die Anode positiv gegenüber der äußeren Kathode C gepolt.The n emitter zone is in the middle, higher doped n⁺ region 4 'provided with a floating cathode metallization F, which also makes ohmic contact with the inward p + strips 5 ' of each p + zone pair 5 , 5 '. The p + strips 5 located at the edge of the n-emitter zone 4 are contacted with a metal layer C which serves as the outer cathode C of the component and which has no contact with the n-emitter zone 4 . The first MOSFET M1 is in series with the thyristor structure below the floating cathode F. In the forward or switching direction, the anode has a positive polarity with respect to the outer cathode C.

Ein Durchlaßstrom kann nur fließen, wenn das Potential des Gates G gegenüber der floatenden Kathode F, die die Source-Elektrode des MOSFETs M1 darstellt, negativ ist und einen p-leitenden Inversionskanal zwischen der das Sourcegebiet bildenden Zone 5 des MOSFETs M1 und der das Draingebiet bildenden Zone 5′, erzeugt. Der von der floatenden Kathode F zur Kathode C fließende Löcherstrom findet in der anderen Richtung seine Fortsetzung in einem gleich großen Elektronenstrom von F in die Thyristorstruktur hinein.A forward current can only flow if the potential of the gate G is negative with respect to the floating cathode F, which is the source electrode of the MOSFET M1, and a p-type inversion channel between the zone 5 of the MOSFET M1 forming the source region and the drain region forming zone 5 '. The hole current flowing from the floating cathode F to the cathode C is continued in the other direction in an electron current of F of the same size into the thyristor structure.

Zum Abschalten wird die Gatespannung auf einen Wert unterhalb der Schwellenspannung V_t, z. B. auf 0 Volt gesenkt, so daß der p-Kanal zwischen Sourcegebiet 5 und Draingebiet 5′ verschwindet.To turn off the gate voltage to a value below the threshold voltage V _t , z. B. lowered to 0 volts, so that the p-channel between source region 5 and drain region 5 'disappears.

Somit fließen von F keine Elektronen mehr in den Thyristor hinein. Da aber noch viele überschüssige Ladungsträger in der Struktur vorhanden sind und der zwischen den n- und p-Basiszonen vorhandene pn-Übergang J2, der allein eine hohe Sperrspannung aufnehmen kann, noch nicht sperrt, würde das Bauelement mit dem Serien-MOSFET M1 allein nur gegen eine Spannung abschalten, die kleiner ist als die Durchbruchspannung des MOSFETs M1 von z. B. 12 V.This means that electrons from F no longer flow into the thyristor. But there are still a lot of excess Charge carriers are present in the structure and the one present between the n and p base zones pn junction J2, which alone can take up a high reverse voltage, would not block that Only switch off the component with the series MOSFET M1 only against a voltage which is less than the breakdown voltage of the MOSFET M1 of z. B. 12 V.

Um auch gegen eine höhere Spannung abschalten zu können, besitzen alle Einheitszellen des Bauelements auch einen zum n-Emitterübergang parallel liegenden intern gesteuerten MOSFET M2, dessen Gate von der Kathodenmetallisierung gebildet wird. Dieser MOSFET M2 schaltet sich beim Abschalten des extern angesteuerten Serien-MOSFETs M1 ein, da sich am Gate eine negative Spannung gegenüber der n-Emitterzone 4 bildet. Durch das Einschalten dieses MOSFETs, der die p-Basis des Thyristors mit der Kathode C verbindet, wird ein schnelles Abschalten gegen hohe Spannungen ermöglicht. Da der MOSFET M2 sich auch bei stationärer Belastung einschaltet, wenn die Spannung am Serien-MOSFET M1 die Schwellenspannung von M2 überschreitet, hat das Bauelement eine Kennlinie mit Stromsättigung oder Strombegrenzung, was den Kurzschlußschutz wesentlich vereinfacht. Die Schwellenspannung des MOSFET M2 muß dazu genügend unter der Durchbruchspannung des pn-Übergangs J4 unter der Kathode C liegen, der die maximale Gatespannung von M2 bestimmt.In order to also be able to switch off against a higher voltage, all unit cells of the component also have an internally controlled MOSFET M2 which is parallel to the n-emitter junction and whose gate is formed by the cathode metallization. This MOSFET M2 turns on when the externally controlled series MOSFET M1 is switched off, since a negative voltage with respect to the n-emitter zone 4 forms at the gate. Switching on this MOSFET, which connects the p-base of the thyristor to the cathode C, enables fast switching off against high voltages. Since the MOSFET M2 turns on even under steady load when the voltage at the series MOSFET M1 exceeds the threshold voltage of M2, the component has a characteristic with current saturation or current limitation, which considerably simplifies the short-circuit protection. For this purpose, the threshold voltage of the MOSFET M2 must be sufficiently below the breakdown voltage of the pn junction J4 below the cathode C, which determines the maximum gate voltage of M2.

Zum Zünden des Thyristors bei Einschalten des MOSFETs M1 ist wenigstens ein Teil der Einheitszellen mit einem n-Kanal 8 ausgestattet, der die n⁺-Emitterzone 4 des Thyristors mit der n-Basis 2 verbindet. Dieser bildet zusammen mit einem isolierten Gate, das von der Kathodenmetallisierung mitgebildet wird, einen Verarmungs-MOSFET M3. Beim Abschalten des externen Serien-MOSFET M1 schaltet sich auch der Verarmungs-MOSFET M3 ab, da sich durch die Drain-Source-Spannung von M1 eine negative Spannung am Gate G gegenüber der p-Basis 3 mit dem n-Kanal 8 bildet und der Kanal an Ladungsträgern verarmt. Die Schwellenspannung von M3 liegt deutlich unterhalb der maximal möglichen Gatespannung, die durch die Durchbruchspannung des pn-Übergangs J4 gegeben ist.To ignite the thyristor when the MOSFET M1 is switched on, at least some of the unit cells are equipped with an n-channel 8 , which connects the n + emitter zone 4 of the thyristor to the n-base 2 . Together with an insulated gate, which is also formed by the cathode metallization, this forms a depletion MOSFET M3. When the external series MOSFET M1 is switched off, the depletion MOSFET M3 also switches off, since the drain-source voltage of M1 forms a negative voltage at the gate G with respect to the p-base 3 with the n-channel 8 and the Channel impoverished on load carriers. The threshold voltage of M3 is clearly below the maximum possible gate voltage, which is given by the breakdown voltage of the pn junction J4.

In Fig. 1 ist der Verarmungs-MOSFET M3 an der dem MOSFET M2 gegenüberliegenden Seite der n⁺-Emitterzone 4 angeordnet, d. h. räumlich getrennt von MOSFET M2. Die MOSFETs M2 und M3 beeinflussen sich nicht gegenseitig in ihrer Funktion.In FIG. 1, the depletion MOSFET M3 is arranged on the side of the n⁺-emitter zone 4 opposite the MOSFET M2, ie spatially separated from the MOSFET M2. The function of the MOSFETs M2 and M3 do not influence one another.

In Fig. 2 grenzen die MOSFETs M2 und M3 dagegen unmittelbar aneinander. Beim Abschalten des MOSFETs M1 entsteht ein p-Kanal im MOSFET M2; dieser endet im n-Kanal 8 des MOSFETs M3 oder geht bei genügend hoher Gatespannung in eine p-leitende Inversionsschicht an der Oberfläche des n-Kanals 8 über. Da diese von der p-Basis 3 aus über die Verarmungszone des n-Kanals 8 mit Löchern versorgt werden kann, ist die Kathode C über den MOSFET M2 und die Inversionsschicht von M3 mit der p-Basis 3 verbunden. Allerdings ist die dafür zu überwindende Schwellenspannung durch die relativ hohe Dotierung des n-Kanals 8, die meist unvermeidbar auch die n-Zone 4 im Bereich des MOSFETs M2 mit überdeckt, erheblich heraufgesetzt, z. B. von 2,5 Volt im Fall der Abschalt-Einheitszellen auf z. B. 6 Volt bei den Zünd-Einheitszellen.In FIG. 2, the MOSFETs M2 and M3, however, directly adjoin one another. When the MOSFET M1 is switched off, a p-channel is formed in the MOSFET M2; this ends in the n-channel 8 of the MOSFET M3 or, if the gate voltage is sufficiently high, merges into a p-type inversion layer on the surface of the n-channel 8 . Since this can be supplied with holes from the p base 3 via the depletion zone of the n channel 8 , the cathode C is connected to the p base 3 via the MOSFET M2 and the inversion layer of M3. However, the threshold voltage to be overcome for this is considerably increased by the relatively high doping of the n-channel 8 , which usually also inevitably also covers the n-zone 4 in the region of the MOSFET M2. B. from 2.5 volts in the case of shutdown unit cells to z. B. 6 volts in the ignition unit cells.

Beide Ausführungsarten der Zünd-Einheitszellen zeigen in ihren Strom-Spannungskennlinien Bereiche mit Stromsättigung, gehen jedoch bereits bei deutlich geringeren Spannungen in den Durchbruch als die Abschalt-Einheitszellen. Darüber hinaus ist die Abschaltfähigkeit aus dem Sättigungsbereich der Kennlinie stark reduziert. Die Sperrkennlinie und das Abschaltvermögen bei üblichen Durchlaßströmen ist dagegen i.a. nicht in Mitleidenschaft gezogen. Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Die Ursache für das ungünstige Verhalten der Zünd-Einheitszellen im Fall des Bauelements in Fig. 1 liegt darin, daß der Verarmungs-MOSFET M3 bei üblicher Auslegung im Sättigungsbereich der Kennlinie nicht voll abgeschaltet ist, obwohl die Spannung am Gate von M3, der Kathode C, absolut genommen oberhalb der für das Abschalten Schwellenspannung liegt. Im Fall eines Bauelements nach Fig. 2 liegt das ungünstige Verhalten darin begründet, daß die Schwellenspannung für das Einschalten des MOSFET M2 durch den Verarmungs-MOSFET M3 erhöht ist.Both types of ignition unit cells show areas with current saturation in their current-voltage characteristic curves, but already break through at significantly lower voltages than the switch-off unit cells. In addition, the ability to switch off from the saturation range of the characteristic is greatly reduced. On the other hand, the blocking characteristic and the switch-off capacity at normal forward currents are generally not affected. This is shown in FIG. 3. The reason for the unfavorable behavior of the ignition unit cells in the case of the component in FIG. 1 lies in the fact that the depletion MOSFET M3 is not completely switched off in the saturation range of the characteristic curve, although the voltage at the gate of M3, the cathode C , in absolute terms, lies above the threshold voltage for switching off. In the case of a component according to FIG. 2, the unfavorable behavior is due to the fact that the threshold voltage for switching on the MOSFET M2 is increased by the depletion MOSFET M3.

Ein erfindungsgemäßes Bauelement ist ein durch ein MOS-Gate schaltbares Leistungshalbleiterbauelement bestehend aus mehreren eine Thyristorstruktur bildende Abschalt- und Zünd-Einheitszellen, mit einem ersten p-Kanal-MOSFET M1 und einem zweiten p-Kanal-MOSFET M2, die einen gemeinsamen p⁺n-Übergang J4 aufweisen, wobei die Zünd-Einheitszellen zusätzlich einen dritten n-Kanal-Verarmungs-MOSFET M3 aufweisen. Die Gate-Elektrode des MOSFET M2 und M3 wird von der Kathodenmetallisierung mitgebildet oder überdeckt. In einem erfindungsgemäßen Bauelement sind eine Reihe von Maßnahmen vorgesehen, die Spannung am pn-Übergang J4 der Einheitszellen in allen Schaltzuständen des Bauelements auf einen Wert unterhalb der Durchbruchspannung zu begrenzen.A component according to the invention is a switchable by a MOS gate Power semiconductor component consisting of several shutdown and a thyristor structure Ignition unit cells, with a first p-channel MOSFET M1 and a second p-channel MOSFET M2, which have a common p⁺n junction J4, the ignition unit cells additionally one have third n-channel depletion MOSFET M3. The gate electrode of MOSFET M2 and M3 is formed or covered by the cathode metallization. In an inventive A series of measures are provided for the component, the voltage at the pn junction J4 Unit cells in all switching states of the component to a value below the Limit breakdown voltage.

Die Maßnahmen sind einzeln wirksam, können vorteilhaft jedoch auch miteinander kombiniert werden. Dabei sind zwei verschiedene Wege möglich. Zum einen wird der Strom durch den MOSFET M2 reduziert, wodurch die Spannung am MOSFET M2 verringert wird, zum anderen wird die Durchbruchspannung am pn-Übergang heraufgesetzt.The measures are effective individually, but can advantageously also be combined with one another. Two different ways are possible. First, the current through the MOSFET M2 reduced, which reduces the voltage at the MOSFET M2, on the other hand, the Breakdown voltage increased at the pn junction.

Eine erste Maßnahme besteht darin, daß der pn-Übergang J4 eine n-Dotierung aufweist, so daß er ein höheres Sperrvermögen aufweist. Vorteilhaft ist eine Dotierung, die die Durchbruchspannung des p⁺n-Übergang (J4) auf mehr als 12 Volt erhöht. Mit Vorteil kann hier eine mehrstufige Ionenimplantation durchgeführt werden, z. B. in zwei Stufen, wobei in der ersten Stufe im n-Emitter 4 die Dotierung mit Donatoren bevorzugt mit hoher Implantationsenergie durchgeführt wird, wobei die Netto-Dotierung so eingestellt wird, daß die n Zonen 4 der MOSFETs M2 und M4 vorzugsweise 5·10¹³ cm^-2 bis 2·10¹⁴ cm^-2 Donatoren aufweisen. In der zweiten Stufe wird die n-Emitterzone 4 mit Akzeptoren dotiert, um die n-Dotierung in der Nahe des pn-Übergangs J4 so zu reduzieren, daß die Durchbruchspannung des Übergangs höher als 12 Volt ist. A first measure is that the pn junction J4 has an n-doping, so that it has a higher blocking capacity. Doping that increases the breakdown voltage of the p⁺n junction (J4) to more than 12 volts is advantageous. A multi-stage ion implantation can advantageously be carried out here, e.g. B. in two stages, the doping with donors preferably being carried out with high implantation energy in the first stage in the n-emitter 4 , the net doping being set such that the n zones 4 of the MOSFETs M2 and M4 are preferably 5 × 10 13 cm ^-2 to 2 · 10¹⁴ cm ^-2 donors. In the second stage, the n-emitter zone 4 is doped with acceptors in order to reduce the n-doping in the vicinity of the pn junction J4 so that the breakdown voltage of the junction is higher than 12 volts.

Eine weitere erfindungsgemäße Maßnahme ist die Verlängerung des p-Kanals des Serien-MOSFET M1 der Zünd-Einheitszellen im Vergleich zur entsprechenden p-Kanallänge der Abschalt-Einheitszellen, d. h. der Abstand der Dotierzonen 5 und 5′ ist vergrößert. Die Kanallänge des Serien-MOSFETs M1 wird deutlich höher gewählt als bei den Abschalt-Einheitszellen. Eine bevorzugte Länge des p-Kanals ist mindestens 1,5 mal so groß wie die Länge des entsprechenden p-Kanals in einer Abschalt-Einheitszelle. Die Spannung am pn-Übergang J4 wird dadurch vermindert, daß der Strom durch die Zünd-Einheitszellen reduziert wird und die Gefahr eines Druchbrechens des pn-Übergangs J4 vermieden wird. Im Herstellungsprozeß stellt dies eine sehr einfache Änderung des Bauelementdesigns dar, die ohne besonderen Aufwand umzusetzen ist.Another measure according to the invention is the extension of the p-channel of the series MOSFET M1 of the ignition unit cells compared to the corresponding p-channel length of the switch-off unit cells, ie the distance between the doping zones 5 and 5 'is increased. The channel length of the series MOSFET M1 is chosen to be significantly higher than that of the shutdown unit cells. A preferred length of the p-channel is at least 1.5 times the length of the corresponding p-channel in a shutdown unit cell. The voltage at the pn junction J4 is reduced by reducing the current through the ignition unit cells and avoiding the risk of the pn junction J4 breaking. In the manufacturing process, this represents a very simple change in the component design, which can be implemented without any special effort.

In einem Bauelement nach Fig. 1 und 2 muß verhindert werden, daß schon bei geringer negativer Gatespannung die Löcherkonzentration an der Oberfläche des n-Kanals 8 so groß wird, daß sie durch ihre abschirmende Wirkung eine weitere Verarmung des n-Kanals 8 dahinter verhindert, selbst wenn die Gatespannung absolut genommen bereits wesentlich über die gewöhnliche Schwellenspannung erhöht wird. Das Einsetzen der abschirmenden Wirkung wird zu höheren Spannungen verschoben und der Strom durch den n-Kanal 8 verringert.In a component according to FIGS. 1 and 2, it must be prevented that the hole concentration on the surface of the n-channel 8 becomes so great that the shielding effect prevents further depletion of the n-channel 8 behind it, even with a low negative gate voltage, even if, in absolute terms, the gate voltage is already increased significantly above the usual threshold voltage. The onset of the shielding effect is shifted to higher voltages and the current through the n-channel 8 is reduced.

Damit nämlich der Kollektorstrom des Teiltransistors 1, 2, 3 durch den MOSFET M2 abgeführt werden kann, erhöhen sich die Gate-Source- und Drain-Source-Spannung dieses MOSFETs M2, die ebenso wie die Drain-Source-Spannung des Serien-MOSFETs M1 durch die Spannung am pn-Übergang J4 gegeben sind.So that the collector current of the partial transistor 1 , 2 , 3 can be dissipated by the MOSFET M2, the gate-source and drain-source voltage of this MOSFET M2 increase, as does the drain-source voltage of the series MOSFET M1 are given by the voltage at the pn junction J4.

Es zeigt sich, daß dies dazu führt, daß diese Spannung gegenüber dem Zustand der Abschalt-Einheitszellen in den Zünd-Einheitszellen erhöht ist. Wird nun die Anoden-Kathoden-Spannung am Bauelement erhöht und damit infolge der Ausdehnung der Raumladungszone auch der Stromverstärkungsfaktor des unteren Teiltransistors 1, 2, 3, so steigt auch die Drain-Source-Spannung an den MOSFETs M1 und M2 an, um den erhöhten Kollektorstrom durch den MOSFET M2 abführen zu können. Da diese Spannung an sich bereits erhöht ist, erreicht sie auch die Durchbruchspannung des pn-Übergangs J4, die z. B. 15 Volt betragen kann, obwohl die Spannung zwischen äußerer Anode A und äußerer Kathode C des Bauelements noch weit unterhalb der Durchbruchspannung der Thyristorstruktur 1, 2, 3, 4 liegt. Diese Thyristordurchbruchspannung ist im wesentlichen durch den hochsperrenden pn-Übergang J2 bestimmt und beträgt z. B. 1300 Volt.It can be seen that this leads to this voltage being increased compared to the state of the shutdown unit cells in the ignition unit cells. If the anode-cathode voltage on the component is now increased, and consequently also the current amplification factor of the lower sub-transistor 1 , 2 , 3 as a result of the expansion of the space charge zone, the drain-source voltage at the MOSFETs M1 and M2 also increases by the increased To be able to dissipate collector current through the MOSFET M2. Since this voltage itself is already increased, it also reaches the breakdown voltage of the pn junction J4, which, for. B. may be 15 volts, although the voltage between the outer anode A and outer cathode C of the component is still far below the breakdown voltage of the thyristor structure 1 , 2 , 3 , 4 . This thyristor breakdown voltage is essentially determined by the high blocking pn junction J2 and is z. B. 1300 volts.

Da der Strom infolge des Lawinendurchbruchs der Ladungsträger (Avalanche Generation) am pn-Übergang J4 nicht mehr durch den MOSFET M1 begrenzt wird und der MOSFET M2 wegen der konstanten Spannung keinen erhöhten Locherstrom ableitet, steigt der Anodenstrom steil an, und die Thyristorstruktur 1, 2, 3, 4 geht in einen Bereich mit negativem differentiellen Widerstand über. Die Sperrfähigkeit des Gesamtbauelements wird also durch die Avalanche-Generation am pn-Übergang J4 begrenzt.Since the current due to the avalanche generation of the charge carriers (avalanche generation) at the pn junction J4 is no longer limited by the MOSFET M1 and the MOSFET M2 does not conduct an increased hole current due to the constant voltage, the anode current increases steeply and the thyristor structure 1 , 2 , 3 , 4 changes into an area with negative differential resistance. The blocking capability of the overall component is therefore limited by the avalanche generation at the pn junction J4.

Fig. 4 zeigt die Sperrkennlinien eines erfindungsgemäßen Bauelements mit verbessertem Sperrverhalten. Die Länge des p-Kanals des Serien-MOSFET M1 einer Zünd-Einheitszelle ist von z. B. 0,75 µm auf 1,75 µm erhöht. Der Spannungsbereich mit Stromsättigung ist im Vergleich zu einer Abschalt-Einheitszelle nicht mehr reduziert. Die Durchbruchspannung ist von ca. 550 Volt auf über 1200 Volt erhöht. Fig. 4 shows the barrier characteristics of a device according to the invention with improved blocking behavior. The length of the p-channel of the series MOSFET M1 of an ignition unit cell is z. B. 0.75 microns increased to 1.75 microns. The voltage range with current saturation is no longer reduced compared to a shutdown unit cell. The breakdown voltage is increased from approximately 550 volts to over 1200 volts.

Weitere Maßnahmen sind möglich, die das Verhalten des pn-Übergangs J4 verbessern. Diese sind für die jeweilige Ausführung der Zünd-Einheitszellen nach Fig. 1 oder 2 unterschiedlich. Die Merkmale sind im folgenden beschrieben.Further measures are possible which improve the behavior of the pn junction J4. These are different for the respective version of the ignition unit cells according to FIG. 1 or 2. The features are described below.

Für eine Ausführungsart eines Bauelements nach Fig. 1 besteht eine mögliche Maßnahme darin, die Flächendotierungskonzentration mit Donatoren im n-Kanal 8 des MOSFETs M3 nur gerade so groß zu wählen, wie es für das gewünschte Einschaltverhalten erforderlich ist. Während bei einem üblichen Verarmungs-MOSFET z. B., abhängig von der Volumenkonzentration der Dotierung, eine Donatorkonzentration von 1·10¹² cm^-2 bis etwa zu 4·10¹² cm^-2 möglich ist, genügt im erfindungsgemäßen Bauelement eine geringere Donatorkonzentration von vorzugsweise z. B. 1,5·10¹² cm^-2 bis 3·10¹² cm^-2 oder ca. 70% des entsprechenden üblichen Wertes. Diese Maßnahme ist ohne Zusatzaufwand auch in bestehenden Prozeßtechnologien einsetzbar.For one embodiment of a component according to FIG. 1, one possible measure is to select the area doping concentration with donors in the n-channel 8 of the MOSFET M3 only just as large as is necessary for the desired switch-on behavior. While in a conventional depletion MOSFET z. B., depending on the volume concentration of the doping, a donor concentration of 1 × 10 12 cm ^-2 up to about 4 × 10 12 cm ^{-2 is} possible, a lower donor concentration of preferably z. B. 1.5 x 10¹² cm ^-2 to 3 x 10¹² cm ^-2 or about 70% of the corresponding usual value. This measure can also be used in existing process technologies without additional effort.

Der Spannungsbereich der Stromsättigung des Bauelements kann außer durch eine etwaige Verlängerung des p-Kanals des Serien-MOSFETs M1 und/oder eine etwaige Verringerung der Flächendotierungskonzentration im n-Kanal des Verarmungs-MOSFETs M3 dadurch verbessert werden, daß im n-Kanal des MOSFETs M3 eine möglichst hohe Volumenkonzentration der Dotierung bei vorgegebener Flächendotierungskonzentration gewählt wird. Vorteilhaft ist es einen Wert aus dem Bereich zwischen 3·10¹⁷ cm^-3 bis über 2·10¹⁸ cm^-3 zu wählen. Die Löcherkonzentration im n-Kanal 8 ist bei gegebener Vorwärtsspannung des pn-Übergangs umgekehrt proportional der Dotierungskonzentration. Da die Flächendotierungskonzentration gleich dem Produkt aus der Dicke des Dotierbereichs und der Volumenkonzentration ist, muß die Erhöhung der Volumenkonzentration durch die Verringerung der Dicke des Dotierbereichs kompensiert werden, um eine Flächendotierungskonzentration beizubehalten, die noch für einen Verarmungs-MOSFET geeignet ist.The voltage range of the current saturation of the component can be improved in addition to a possible extension of the p-channel of the series MOSFET M1 and / or a possible reduction in the area doping concentration in the n-channel of the depletion MOSFET M3 by the fact that in the n-channel of the MOSFET M3 the highest possible volume concentration of the doping is selected for a given area doping concentration. It is advantageous to choose a value from the range between 3 · 10¹⁷ cm ^-3 to over 2 · 10¹⁸ cm ^-3 . The hole concentration in the n-channel 8 is inversely proportional to the doping concentration for a given forward voltage of the pn junction. Since the area doping concentration is equal to the product of the thickness of the doping region and the volume concentration, the increase in the volume concentration must be compensated for by the reduction in the thickness of the doping region in order to maintain an area doping concentration which is still suitable for a depletion MOSFET.

Je höher die Volumenkonzentration der Dotierung ist, desto höher kann die Flächendotierungskonzentration gewählt werden. Die Folge der Maßnahme ist, daß die unerwünschte Abschirmung der Ladungsträger im n-Kanal 8 verzögert erst bei höheren Spannungen einsetzt.The higher the volume concentration of the doping, the higher the area doping concentration can be selected. The consequence of the measure is that the undesired shielding of the charge carriers in the n-channel 8 is only delayed at higher voltages.

In einem Bauelement nach Fig. 2 ist der Endeffekt ähnlich, auch wenn die einzelnen Bauelement-Zonen unterschiedlich zusammenwirken. Auch hier zeigt sich, daß der pn-Übergang J4 entscheidend für die Sperrfähigkeit des gesamten Bauelements ist. Die durch den p-Kanal-MOSFET M2 abfließenden Löcher müssen hier zunächst die Verarmungszone des n-Kanals 8 des MOSFET M3 durchqueren, um den p-Inversionskanal des MOSFET M2 zu erreichen. Bei einem üblichen MOSFET verschwindet der Strom in der Verarmungszone, wie dies auch bei einem Bauelement nach Fig. 1 trotz des vorwärtsgepolten pn-Übergangs J4, der dort den Source-Substrat-Übergang darstellt, der Fall ist. Im Bauelement in Fig. 2 jedoch wird der Löcherstrom in der Verarmungszone von M3 nahezu allein durch das hohe elektrische Feld geführt, das zur Inversionsschicht hin ansteigt. Daher nimmt die Löcherkonzentration in dieser Richtung zunächst umgekehrt proportional zum elektrischen Feld ab, während sie im üblichen stromlosen Fall entsprechend einer Boltzmann-Verteilung der Ladungsträger zunehmen würde. Erst in unmittelbarer Nähe der Oberfläche, z. B. bei einem Abstand zur Oberfläche von 10 nm, ist die vertikale Stromkomponente hinreichend klein, so daß dort die Löcherkonzentration in der üblichen Weise ansteigt. Die unerwünschte abschirmende Wirkung der Inversionsschicht setzt also erst relativ spät ein, und der n-Kanal 8 des Verarmungs-MOSFETs M3 ist hinter der Inversionsschicht wie im üblichen Fall an Ladungsträgern verarmt. Der MOSFET M3 ist daher im Sättigungsbereich der Kennlinie abgeschaltet.In a device according to Fig. 2, the net effect is similar, even when the individual component zones cooperate different. Here, too, it can be seen that the pn junction J4 is decisive for the blocking capability of the entire component. The holes flowing through the p-channel MOSFET M2 must first cross the depletion zone of the n-channel 8 of the MOSFET M3 in order to reach the p-inversion channel of the MOSFET M2. In the case of a conventional MOSFET, the current disappears in the depletion zone, as is also the case with a component according to FIG. 1, despite the forward-polarized pn junction J4, which represents the source-substrate junction there. In the component in FIG. 2, however, the hole current in the depletion zone of M3 is conducted almost solely by the high electric field that rises towards the inversion layer. The hole concentration in this direction therefore initially decreases in inverse proportion to the electric field, whereas in the usual currentless case it would increase in accordance with a Boltzmann distribution of the charge carriers. Only in the immediate vicinity of the surface, e.g. B. at a distance from the surface of 10 nm, the vertical current component is sufficiently small so that there the hole concentration increases in the usual way. The undesired shielding effect of the inversion layer therefore sets in relatively late, and the n-channel 8 of the depletion MOSFET M3 is depleted of charge carriers behind the inversion layer, as in the usual case. The MOSFET M3 is therefore switched off in the saturation range of the characteristic.

Allerdings ist die Schwellenspannung, die zur Aufsteuerung des MOSFET M2 überschritten werden muß, durch die Implantation des n-Kanals 8 des MOSFETs M3 erheblich heraufgesetzt, wie bereits zu Beginn beschrieben. Im Sättigungsbereich der Kennlinie erfordert der hohe Strom nun eine Gatespannung für M2, die weit über der Sehwellenspannung liegt. Außerdem wird die Spannung am pn-Übergang J4 noch zusätzlich um die Durchlaßspannung am pn-Übergang J3′ zwischen p-Basis 3 und n-Kanal 8 für den darüber zur Kathode abfließenden Löcherstrom erhöht.However, the threshold voltage that has to be exceeded in order to open the MOSFET M2 is significantly increased by the implantation of the n-channel 8 of the MOSFET M3, as already described at the beginning. In the saturation range of the characteristic curve, the high current now requires a gate voltage for M2 which is far above the visual wave voltage. In addition, the voltage at the pn junction J4 is additionally increased by the forward voltage at the pn junction J3 'between the p base 3 and the n channel 8 for the hole current flowing over it to the cathode.

Wie im ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 beschrieben, erhöht sich die Spannung der MOSFETs M2 und M1 mit steigender äußerer Anoden-Kathoden-Spannung und erreicht leicht die Durchbruchspannung des pn-Übergangs J4, wenn die Vorwärtssperrfähigkeit des Thyristors an sich bei weitem noch nicht erreicht ist.As described in the first embodiment in FIG. 1, the voltage of the MOSFETs M2 and M1 increases with increasing external anode-cathode voltage and easily reaches the breakdown voltage of the pn junction J4 if the forward blocking capability of the thyristor per se is still far from being reached is.

Fig. 5 zeigt eine weitere Anordnung eines Bauelements nach Fig. 1 oder 2, ganz besonders vorteilhaft ist diese Anordnung bei einem Bauelement mit erhöhter Volumendotierungskonzentration des n-Kanals 8 einsetzbar, da bei hoher Volumenkonzentration der Dotierung auch die Flächendotierungskonzentration heraufsetzbar ist, sowie die Leitfähigkeit zum Zünden des Thyristors verbessert ist. Der Anschaulichkeit wegen sind Elektrodenkontakte und dergl. nicht eingezeichnet, so daß sich eine Aufsicht auf den Halbleiterkörper selbst bietet. FIG. 5 shows a further arrangement of a component according to FIG. 1 or 2, this arrangement can be used particularly advantageously in a component with an increased volume doping concentration of the n-channel 8 , since the surface doping concentration and the conductivity can also be increased at a high volume concentration of the doping for firing the thyristor is improved. For the sake of clarity, electrode contacts and the like are not shown, so that supervision of the semiconductor body itself is possible.

Fig. 5a zeigt die abgeänderte Zünd-Einheitszelle. Diese ist hier derart geändert, daß der n-Kanal 8 senkrecht zur Kanalrichtung nicht durchgehend, sondern unterbrochen ausgebildet ist, dergestalt, daß er parallel zur Kanalrichtung in zueinander parallelen Streifen verläuft, die durch durchgehende parallele p-Basisflächen 3′ getrennt sind. Die p-Basiszone 3 der Thyristorstruktur 1, 2, 3, 4 ist in diesen Bereichen bis an die Oberfläche des Bauelements hinaufgeführt. Der Vorteil ist, daß durch das Unterbrechen des n-Kanal-Ausdehnung die Schwellenspannung des MOSFETs M2 nicht mehr von einer n-Kanal-Implantation beeinflußt ist. Ein Schnitt durch diese Struktur entlang der Fläche S ist in Fig. 5b dargestellt. Ein Schnitt parallel zu S zwischen den p-Gebieten 3′ entspricht einer Anordnung wie in Fig. 2 gezeigt. Fig. 5a shows the modified ignition unit cell. This is changed here so that the n-channel 8 perpendicular to the channel direction is not continuous, but interrupted, such that it runs parallel to the channel direction in mutually parallel strips that are separated by continuous parallel p-base surfaces 3 '. The p-base zone 3 of the thyristor structure 1 , 2 , 3 , 4 is led up to the surface of the component in these areas. The advantage is that by interrupting the n-channel expansion, the threshold voltage of the MOSFET M2 is no longer influenced by an n-channel implantation. A section through this structure along the surface S is shown in FIG. 5b. A section parallel to S between the p-regions 3 'corresponds to an arrangement as shown in Fig. 2.

Besonders vorteilhaft ist es, nur einen Teil der Einheitszellen des Leistungsbauelements mit dem Verarmungs-MOSFET M3 zu versehen. Zum einen erfordern die Zünd-Einheitszellen, die den Verarmungs-MOSFET M3 zusätzlich zu den MOSFETs M1 und M2 aufweisen, mehr Platz als die Abschalt-Einheitszellen. Es ist ausreichend, eine geringere Anzahl der Zünd-Einheitszellen verglichen mit der Anzahl der Abschalt-Einheitszellen im Bauelement auszubilden.It is particularly advantageous to use only a part of the unit cells of the power component Depletion MOSFET M3 to be provided. Firstly, the ignition unit cells that require Depletion MOSFET M3 in addition to MOSFETs M1 and M2 have more space than that Shutdown unit cells. It is sufficient to compare a smaller number of ignition unit cells with the number of shutdown unit cells in the component.

Damit kann das Bauelement vorteilhaft räumlich ausgenutzt werden, die Einheitszellen sind kleiner, und mehr Strom pro Bauelementfläche kann transportiert werden. Besonders günstig ist es, höchstens 20% der Einheitszellen als Zünd-Einheitszellen vorzusehen. Das Einschaltverhalten und das Durchlaßverhalten werden dadurch nicht wesentlich beeinträchtigt. Auch schnelle Schaltvorgänge, z. B. in Röntgengeneratoren, sind mit hinreichender Schnelligkeit möglich. Die Zündfunktion kann auch aufrecht erhalten werden, wenn der Anteil der Zünd-Einheitszellen und damit der erhöhte Platzverbrauch im Bauelement weiter reduziert wird, vorzugsweise auf 5% der Einheitszellen. Für Anwendungen, bei denen es nicht auf höchste Einschaltgeschwindigkeit ankommt, ist dieser Anteil bereits ausreichend.The component can thus advantageously be used spatially, the unit cells are smaller, and more electricity per component area can be transported. It is particularly cheap, at most 20% to provide the unit cells as ignition unit cells. The switch-on behavior and that Passage behavior is not significantly affected. Even fast switching operations, e.g. B. in X-ray generators are possible with sufficient speed. The ignition function can also be maintained if the proportion of the ignition unit cells and thus the increased Space consumption in the component is further reduced, preferably to 5% of the unit cells. For This proportion is used in applications where the highest switch-on speed is not important already sufficient.

Zum anderen ist die Parallelschaltung einer Zünd-Einheitszelle mit einer größeren Anzahl von Abschalt-Einheitszellen besonders günstig, da nicht nur die Anoden-Kathodenspannung für alle Einheitszellen in jedem Zeitpunkt gleich ist, durch den floatenden Kontakt F wird auch die Spannungsaufteilung zwischen dem Serien-MOSFET M1 und dem Thyristor gleich gehalten. Damit ist auch erreicht, daß die Gate-Source-Spannung wie auch die Drain-Source-Spannung des MOSFETs M2 bis auf die Spannung am n-Emitter 4/p-Basis-Übergang J3 und laterale Spannungsabfälle in der p-Basis 3 für alle Einheitszellen in jedem Augenblick gleich ist. Hat der MOSFET M2 der Zünd-Einheitszelle etwa eine höhere Schwellenspannung als der der Abschalt-Einheitszellen, so fließt der Löcherstrom aus dem pnp-Transistor 1, 2, 3 der Zünd-Einheitszelle zum Teil durch den MOSFET M2 der benachbarten Abschalt-Einheitszellen ab. Für alle Einheitszellen ist nun die Gate-Source- und Drain-Source-Spannung von M2 erhöht. Eine etwaige Reduzierung des Spannungsbereichs mit Stromsättigung der Kennlinie ist deutlich geringer als bei einer Ausführung, bei der alle Einheitszellen als Zünd-Einheitszellen ausgebildet sind.On the other hand, the parallel connection of an ignition unit cell with a larger number of switch-off unit cells is particularly favorable, since not only the anode-cathode voltage is the same for all unit cells at all times, the floating contact F also causes the voltage distribution between the series MOSFET M1 and the thyristor kept the same. This also means that the gate-source voltage and the drain-source voltage of the MOSFET M2 except for the voltage at the n-emitter 4 / p base junction J3 and lateral voltage drops in the p base 3 for all Unit cells is the same every moment. If the MOSFET M2 of the ignition unit cell has a higher threshold voltage than that of the shutdown unit cells, the hole current flows out of the pnp transistor 1 , 2 , 3 of the ignition unit cell in part through the MOSFET M2 of the adjacent shutdown unit cells. The gate-source and drain-source voltage of M2 is now increased for all unit cells. Any reduction in the voltage range with current saturation of the characteristic curve is significantly less than in an embodiment in which all unit cells are designed as ignition unit cells.

Besonders vorteilhaft ist hier eine Ausführung mit einer gegenüber der Anzahl der Abschaltzellen reduzierten Anzahl von Zünd-Einheitszellen, die mit einer oder mehreren der vorher beschriebenen Maßnahmen kombiniert ist.A version with one compared to the number of switch-off cells is particularly advantageous here reduced number of ignition unit cells using one or more of the previously described Measures is combined.

Claims

1. Switchable through MOS gate power semiconductor component consisting of several shutdown and ignition unit cells forming a thyristor structure, with a first p-channel MOSFET (M1) and a second p-channel MOSFET (M2), which have a common p⁺ Have n junction (J4), the ignition unit cells additionally having a third n-channel depletion MOSFET (M3), characterized in that the electrical voltage at the p⁺n junction (J4) in all switching states of the first and / or second MOSFET (M1, M2) is limited.

2. Power semiconductor component according to claim 1, characterized, that the electrical voltage at the p⁺n junction (J4) in all switching states to a value limited below the breakdown voltage of the first and / or second MOSFET (M1, M2) is.

3. Power semiconductor component according to claim 1 or 2, characterized, that the length of the p-channel of the first p-channel MOSFET (M1) in the ignition unit cell is greater is formed as in the shutdown unit cell, preferably at least 1.5 times as large is trained.

4. Power semiconductor component according to claim 1, 2 or 3, characterized, that the n-channel of the third n-channel MOSFET (M3) has a surface doping concentration which is smaller than a conventional depletion MOSFET, preferably at most 70% the permissible area doping of a common depletion MOSFET.

5. Power semiconductor component according to one or more of the preceding claims, characterized, that the second p-channel MOSFET (M2) and the third n-channel depletion MOSFET (M3) are spatially separated.

6. Power semiconductor component according to claim 5, characterized in that the n-channel of the depletion MOSFET (M3) has a volume doping concentration in a range of more than 3 · 10¹⁷ cm ^-3 .

7. Power semiconductor component according to one or more of the preceding claims, characterized, that the second p-channel MOSFET (M2) has a source region, which at the same time as a Substrate region of the n-channel MOSFET (M3) is formed.

8. Power semiconductor component according to claim 7, characterized in that the n-channel of the n-channel MOSFET (M3) has a volume doping concentration which is at most 3 · 10¹⁷ cm ^-3 at least more than 5 · 10¹⁶ cm ^-3 .

9. Power semiconductor component according to one or more of the preceding claims, characterized, that the p⁺n junction (J4) has an n-doping such that the breakdown voltage of the p⁺n transition (J4) is greater than 12 volts.

10. Power semiconductor component according to one or more of the preceding claims, characterized in that the unit cells are arranged in mutually parallel rows, the n-channel ( 8 ) of the depletion MOSFET (M3) is formed parallel to the channel direction in strips with spaces that are filled by a p-base zone ( 3 ) of the thyristor.

11. Power semiconductor component according to one or more of the preceding claims, characterized, that the number of ignition unit cells is not equal to the number of shutdown unit cells.

12. Power semiconductor component according to one or more of the preceding claims, characterized, that the number of ignition unit cells is smaller than that of the number of switch-off unit cells, in particular at most 20% of the number.

13. Power semiconductor component according to one or more of the preceding claims, characterized, that the doping type of the doping zones and regions each by the complementary type is replaced.