DE2418560A1

DE2418560A1 - Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE2418560A1
Application number: DE19742418560
Authority: DE
Inventors: Tadaharu Tsuyuki; Hajime Yagi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1973-04-18
Filing date: 1974-04-17
Publication date: 1974-11-14
Also published as: GB1472113A; FR2226750A1; ATA323074A; FR2226750B1; NL7405294A; CA1015867A; JPS49131388A; AT373443B; IT1009920B

Description

PATENTANWALT OIPl.-lNG. FRlTHJOF E.MÜLLER D-8000 MÜNCHEN 70 · G RO S S H A D E R N E R ST R A S S E 5 6

S74P30

SONYCORPORATION
Tokio, Japan

HALBLEITERVORRICHTUNG

Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Halbleiterbereich unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps sowie mit einem dritten Halbleiterbereich vom Leitfähigkeitstyp des ersten Halbleiterbereichs und bezieht sich insbesondere auf einen Transistor, bei dem die Diffusionslänge der Minoritätsträger im Emitterbereich groß ist im Vergleich zu bekannten Transistoren.

Durch die gleiche Anmelderin wurde bereits ein Transistor vorgeschlagen, der im Emitterbereich einen weiteren Halbleiterbereich aufweist, der zum Emitterbereich entgegengesetzte Leitfähigkeit aufweist. Die Fremdatom- oder Verunreinigungskonzentration im Emitterbereich ist niedrig, so daß sich eine große Diffusions länge der vom Basisbereich in den Emitterbereich injizierten Minoritätsträger ergibt im Vergleich zur Dicke oder Stärke des Emitterbereichs,und die Lebensdauer der Minoritätsträger im Emitterbereich ist vergleichsweise groß. In dem vorgeschlagenen Fall, auf den sich die deutsche Patentanmeldung P 23.64 753.2 bezieht, werden einige der über den Emitter-übergang fließen-

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den Stromkomponenten bzw. die vom Basisbereich in den Emitterbereich injizierte Stromkomponente erniedrigt und als Folge davon ergibt sich, daß der Wirkungsgrad der Emission vom Emitterbereich erhöht werden kann.

Auch beim Gegenstand der Erfindung, also einer Halbleitervorrichtung, die beispielsweise ein Transistor sein kann, ist die Diffusionslänge der Minoritätsträger im Emitterbereich länger als es der Stärke des Emitterbereichs entspricht, und es ist ein zusätzlicher Bereich im Emitterbereich ausgebildet. In diesem FaIf ist die Leitfähigkeit des zusätzlichen Bereichs zu der des Emitterbereichs entgegengesetzt.

Wird bei einer solchen Halbleitervorrichtung der zusätzliche Bereich bezüglich des Emitterbereichs auf schwimmendem Potential gehalten, so ist der Faktor h_pp des Transistors hoch. Wird der zusätzliche Bereich jedoch mit Emitter-Potential beaufschlagt, so sinkt der Faktor h _ stark ab. Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Halbleitervorrichtung, insbesondere einen Transistor zu schaffen, bei der sich der Faktor h_pp innerhalb eines weiten Bereichs einstellen und steuern läßt. Diese Halbleitervorrichtung soll insbesondere gut zur Herstellung als komplementärer integrierter Schaltkreis geeignet sein, wobei die Fremdatom-Diffusion in einem zusätzlichen Bereich des einen Transistors durch denselben Diffusionsprozeß erreicht werden kann wie den, der für die Diffusion des Emitterbereichs des anderen Transistors vorgesehen ist.

Die Erfindung ist bei einer Halbleitervorrichtung nach der eingangs genannten Gattung dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Injektion von Ma{oritätsträgern vom ersten durch den zweiten in den dritten Halbleiterbereich, ein zwischen dem ersten und zweiten Halbleiterbereich ausgebildeter PN-Übergang, über den die Mehrzahl der Majoritätsträger fließt und ein an den ersten angrenzender vierter Halbleiterbereich vom Leitfähigkeitstyp des zweiten Halbleiterbereichs vorgesehen sind, daß die Majoritätsträger-Diffusionslänge im ersten Halbleiterbereich wesentlich größer ausgebildet ist als der Abstand zwischen dem Übergang und dem vierten Halbleiterbereich, und daß der vierte Halbleiterbereich über eine Steuereinrichtung mit einem elektrischen Potential beaufschlagbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Erfindungsgedankens sind In den Unteransprüchen gekennzeichnet.

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Mit der erfindungsgemäßen Lehre wird die gestellte technische Aufgabe in vollem Umfang gelöst, d.h. es läßt sich ein Transistor herstellen, bei dem der Faktor h-_p über einen weiten Bereich steuerbar ist. Diese Halbleitervorrichtung läßt sich auch als komplementärer integrierter Schaltkreis ausbilden, bei dem die Verunreinigungs- oder Fremdatomdiffusion in dem zusätzlichen Bereich des einen Transistors mittels des gleichen Diffusionsprozesses herstellbar ist, der zur Diffusion des Emitterbereichs im anderen Transistor dient.

Die Halbleitervorrichtung nach der Erfindung läßt sich insbesondere auch als Thyristor herstellen, der entsprechend dem eben erwähnten steuerbaren Transistor eine Kathode, eine Gatt- sowie eine elektrisch schwimmende Basiselektrode aufweist, und bei dem in der Kathode ein zusätzlicher Bereich ausgebildet ist, der als zweites Gatt zusätzlich zu der üblicherweise vorhandenen Gatt-Elektrode verwendbar ist, die im folgenden als erstes Gatt bezeichnet wird. Diese erste bzw. zweite Gatt-Elektrode können in Verbindung mit dem zugeordneten Thyristor in vorteilhafter Weise für EIN- und AUS-Operationen eingesetzt werden.

Als weiterer besonderer Vorteil ist zu erwähnen, daß sich die neuartige Halbleitervorrichtung mit niedriger Verunreinigungskonzentration herstellen läßt, so daß der Aufbau und die Vollkommenheit des Kristalls weitgehend beibehalten bleiben und infolgedessen das Rauschen vermindert wird.

Als weiterer Vorteil zeigt sich, daß sich die Halbleitervorrichtung auf hohe Durchbruchspannung durch Erniedrigung der Verunreinigungskonzentration in der Umgebung des PN-Übergangs auslegen läßt.

Schließlich haben Versuche ergeben, daß die neuartige Halbleitervorrichtung überragende Temperatureigenschaften aufweist.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels durch die Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Ausfuhrungsform einer Halbleitervor-■ richtung mit erfindungsgemäßen Merkmalen und

409846/0761 .'.

Fig. 2 und graphische Kurvendarstellungen zur Erläuterung der charakteristischen Kenn-Fig. 3 . werte der Halbleitervorrichtung nach Fig. 1.

Bevor in Einzelheiten auf die Ausführungsform der Erfindung eingegangen wird, soll zunächst der Betrieb eines gewöhnlichen Transistors erläutert werden:

Im allgemeinen wird der Stromverstärkungsfaktor eines Transistors mit auf Masse liegender Basis als einer der Parameter zur Bewertung des Transistors herangezogen. Dieser Stromverstärkungsfaktor läßt sich wie folgt darstellen:

oC =oC*/S V ....(1)

Darin ist mit ^ der Kollektor-Verstärkungsfaktor, mit fi> der Basistransportfaktor und mit V der Emitter oder Emissionswirkungsgrad bezeichnet.

Zunächst sei der Wirkungsgrad Y' eines NPN-Transistors betrachtet: wird die aufgrund der vom Emitterbereich in den Basisbereich des Transistors injizierten Elektronen erzeugte Stromdichte als J bzw. die aufgrund der vom Basisbereich in den Emitterbereich des Transistors η

injizierten Löcher verursachte Stromdichte als J bezeichnet, so läßt sich der Faktor V wie folgt ausdrücken:

ⁿ- '

γ = ₉

¹ J+J 1+J/J ""W

η ρ pn

Werden mit L die Diffusions länge der Minoritätsträger im Basisbereich, mit L die Diffun p.

sionslänge der Minoritätsträger im Emitterbereich, mit D die Diffusionskonstante der Minoritätsträger im Basisbereich, mit D die Diffusionskonstante der Minoritätsträger im Emitter-

bereich, mit N die Konzentration der Minoritätsträger im Basisbereich im Gleichgewichts-P

zustand, mit P die Konzentration der Minoritätsträger im Emitterbereich im Gleichgewichtsn

zustand und mit V die am Emitter-Übergang angelegte Spannung bezeichnet, so lassen sich die folgenden Gleichungen (3) und (4) ableiten:

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j_p-^J!_^(_gi_).lj ....(4)

Damit läßt sich als Verhältnis der beiden Größen J und J der folgende Ausdruck gewin-

n ρ

J L D ■ n_D

η ρ η Ρ

Werden die Verunreinigungskonzentrationen im Emitter- bzw. Basisbereich als ND bzw. NA bezeichnet, so läßt sich Pn/Np durch NA/ND ersetzen und Ln ist begrenzt durch die Basisweite W. Aus Gleichung (5) ergibt sich dann:

<f = W ^Dp NA ,.

° L D ND . ·'·'&>■

P ⁿ

Die Diffusionskonstante ist eine Funktion der Trägerbeweglichkeit und der Temperatur und läßt sich daher als annähernd konstant annehmen.

Wie sich aus den obigen Ableitungen entnehmen läßt, ist es zur Erhöhung des Faktors OC erwünscht, den Term ο klein zu halten. Bei einem gewöhnlichen Transistor wird dies dadurch erreicht, daß der Term ND in Gleichung (6) sehr groß gewählt wird. Zu diesem Zweck wird für den Basis- und Emitterbereich eine Doppel-Diffusionstechnik angewendet. Wird die Verunreinigungskonzentration des Emitterbereichs jedoch sehr hoch gewählt, so verschlechtert sich der Kristallisationszustand im Emitterbereich und für den Emitter-Übergang. Wird mit (. die Lebensdauer der Minoritätsträger im Emitterbereich bezeichnet, so ergibt sich die Diffusionslänge L wie folgt:

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Die Lebensdauer (, erniedrigt sich für den Fall, daß die Verunreinigungskonzentration

P
hoch ist, dann jedoch ist der KristaIHsationszustand schlecht oder es existieren Ladungs-

trägerverminderer, sogenannte "Killer". Selbst wenn ND daher im Rahmen des Möglichen groß gewählt wird, kann sich dies wegen der gleichzeitigen starken Erniedrigung von L

JP in Gleichung (6)

auswirken.

Gemäß der Erfindung'wird der Term ο auf andere^ise wie beim herkömmlichen Stand der Technik erniedrigt, um so die Obergrenze für den Faktor CC zu erhöhen. Beim Gegenstand der Erfindung wird die Verminderung des Terms ο durch starke Erhöhung des Terms L in

P Gleichung (6) erreicht. Um dafür ein Beispiel zu geben sei erläutert, daß der Wert für ND

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etwa zu 5 χ 10 Atomen/cm gewählt wird und der Term L wird bei Erzeugung eines guten

Kristallisationszustand zu etwa 300 Mikron gewählt, um zu erreichen, daß die Diffusionslänge der Löcher wesentlich größer wird als die bei gewöhnlichen Transistoren.

Jedoch selbst wenn die Diffusionslänge der Minoritätsträger.(d.h. der Löcher) im Emitterbereich groß ist, so ergibt sich ein weiteres Problem: Selbst wenn L größer wird als die

Dicke des Emitterbereichs, so können die injizierten Löcher an der Oberfläche des Emitterbereichs rekombinieren und verschwinden, so daß dadurch wiederum die Diffusionslänge begrenzt ist durch die Dicke des Emitferbereichs. Bei gewöhnlichen Transistoren jedoch ist L geringer als die Dicke des Emitterbereichs. Als zweites wesentliches Merkmal der ErRn-

^P
dung läßt sich daher eine Maßnahme ansehen, mit der die Lebensdauer der Minoritätsträger im Emitterbereich verlängert wird. Durch diese im folgenden noch erläuterte Maßnahme wird verhindert, daß der durch die Verunreinigungskonzentration im Emitterbereich bestimmte Wert von L durch Rekombination an der Oberfläche des Emitterbereichs vermin-

P
dert wird.

Zur weiteren Erläuterung der neuartigen Halbleitervorrichtung sei als Beispiel ein in einem integrierten Schaltkreis ausgebildeter NPN-Transistor betrachtet. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist mit Bezugszeichen 1 ein P-Typ Halbleitersubstrat bezeichnet. Auf dem P-Substrat 1 sind aufeinanderfolgencrN -Epitaxialschicht 2, eine N -Epitaxialschicht

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3, eine P -Epitaxialschicht 4 und eine N -Epitaxialschicht 5 ausgebildet. In diesem Fall dienen die Epitaxialschichten 2 und 3 als ein Kollektorbereich 11, die Epitaxialschicht 4. als ein Basisbereich, und die Expitaxia!schicht 5 als Emitterbereich; Zur Erzielung von Kollektor-Basis- bzw. Emitter-Elektroden sind in den Bereichen 11,12 bzw. 13 eine N Schicht 16, eine P -Schicht 17 und eine N -Schicht 18 ausgebildet. Bei diesem Beispiel

15 ist die Verunreinigungskonzentration der Epitaxialschichten 4 und 5 zu etwa 10 bis

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10 Atomen/cm gewählt. Im Emitterbereich 13 ist weiterhin durch Diffusion einer P-Verunreinigung in diesem Emitterbereich 13 zur Erzeugung einer Sperrschicht durch Ausbildung eines PN-Übergangs ein zusätzlicher Bereich 21 vorgesehen. Der Stromverstärkungsfaktor ^C oder h__ des so erzeugten Transistors ist außerordentlich hoch im Vergleich zu demjenigen eines Transistors, bei dem der zusätzliche Bereich 21 nicht vorgesehen ist. In Fig. 1 kennzeichnet Bezugszeichen 14 einen Isolationsbereich vom N-Typ, der durch Diffusion hergestellt ist, um den Basisbereich 12 zu isolieren, und Bezugszeichen 15 weist auf einen Isolationsbereich vom P-Typ hin, der ebenfalls durch Diffusion hergestellt wurde und zur Isolation des Emitterbereichs 13 dient.

Der in. Fig. 1 gezeigte zusätzliche P-Bereich 21 stellt eine der Maßnahmen dar, um die Lebensdauer der Löcher weitgehend aufrecht zu erhalten. Für diesen Fall müßte der Ausdruck gemäß Gleichung (6),.der für den eindimensionalen Modellfall richtig ist, durch Terme korrigiert werden, die die Form etc. des zusätzlichen Bereichs 21 erfassen. Diese Korrektur läßt sich möglicherweise schwierig darstellen, das Betriebsverhalten als solches jedoch läßt sich - ohne die Erfindung hierdurch zu beschränken - wie folgt erläutern:

Die von dem Basisbereich in den Emitterbereich injizierten Löcher· mögen die zwischen dem zusätzlichen Bereich 21 und dem Emitterbereich 13 ausgebildete Sperre des PN-Übergangs erreichen, ohne aufgrund der bis dahin bereits großen Diffusions länge gedämpft worden zu sein, worauf sie in den zusätzlichen P-Bereich 21 gesammelt werden. Wird der zusätzliche Bereich 21 potentialmäßig schwimmend gehalten, so erhöht sich sein Potential mit Ansteigen der einströmenden Löcher, so daß der PN-Übergang in Vorwärtsrichtung auf im wesentlichen ansteigende Spannung vorgespannt und danach konstant gehalten wird. Als Folge davon wird die Löcherkonzentration in der Nachbarschaft des zusätzlichen Bereichs

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21 bemerkenswert erhöht, und folglich wird der Konzentrationsgradient der Löcher im Emitterbereich wesentlich niedriger im Vergleich zum entsprechenden Konzentrationsgradienten bei bekannten Transistoren. Da der Diffusionsstrom vom Emitter zum Basisbereich proportional ist zum Konzentrationsgradienten der Löcher im Emitterbereich wird die Stromdichte J sehr klein. Damit wird der im Kollektorbereich eintreffende Elektr Qnenstrora der

P
Stromkomponenten, die über den Emitter-Übergang fließen können, anteilsmäßig erhöht, und der Emitter-Wirkungsgrad V gemäß der Gleichung (2) wird sehr groß, so daß auch der Faktor °*- hoch wird.

Tatsächlich wird die erfindungsgemäße Halbleiter-Vorrichtung mit einem zusätzlichen Bereich 21 verwendet, der mit einem Potential beaufschlagt ist. Wird an den zusätzlichen Bereich 21 ein positives Potential in Vorwärtsrichtung relativ zum Emitterbereich angelegt, so wird eine lange Lebenszeit für die Löcher im Emitterbereich erzielt, wie in dem Fall, bei dem der zusätzliche Bereich elektrisch betrachtet auf schwimmendem Potential gehalten wird. Wird der zusätzliche Bereich 21, beispielsweise mit dem Basis-Potential bei einem normalen Arbeitspunkt beaufschlagt, so wird der Faktor OC hoch. Wenn der zusätzliche Bereich 21 andererseits mit dem dem Emitter entsprechenden Potential oder mit einem relativ zum Emitterpotential negativen Potential beaufschlagt wird, so arbeitet dieser Bereich 21 anders als oben beschrieben. Dann werden die vom Basis- in den Emitterbereich injizierten Löcher in dem zusätzlichen Bereich gesammelt. Aus diesem Grund ist die Löcherkonzentration des Emitterbereichs in der Nachbarschaft des zusätzlichen Bereichs stark erniedrigt. Die effektive Diffusionslänge der Löcher im Emitterbereich ist dann begrenzt durch die Dicke des Emitterbereichs, so daß der Konzentrationsgradient der Löcher im Emitterbereich erniedrigt wird und ebenso der Diffusionsstrom vom Basis- zum Emitterbereich absinkt. Als Folge davon wird auch der Wert des Emitter-Wirkungsgrads Y" erniedrigt, und ebenso sinkt der Wert des Faktors oC ab.

Der Faktor h__ (Stromverstärkungsfaktor bei einem Transistor mit auf Masse liegendem Emitter), d.h. OC /(I -CC) relativ zum Kollektorstrom L· zeigt Fig. 2, bei der über der Abszisse der Kollektorstrom I- in Milliampere (mA) und auf der Ordinate der Stromverstärkungsfaktor h _ aufgetragen sind, wobei der einem Strom von I = 0,1 mA entsprechen-

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de Wert von h _ als Bezugswert angesetzt wird. In Fig. 2 verdeutlicht die Kurve B den Stromverstärkungsfaktor h für den Fall, daß der zusätzliche Bereich 21 mit dem Emitterbereich verbunden ist, während die Kurve A die Werte für h für den Fall wiedergibt, daß der zusätzliche Bereich 21 potential mäßig schwimmt. Die beiden Kurven in Fig. 2 zeigen sehr deutlich, daß die h__ -Werte gemäß der Kurve B etwa um eine Größenordnung niedriger liegen als die entsprechend der Kurve A.

Zwischen den Punkten des zusätzlichen Bereichs 21, die auf demselben Potential wie der Emitterbereich liegen zu jenen, die in Vorwärtsrichtung vorgespannt sind, läßt sich der Faktor h von einem niedrigen zu einem hohen Wert kontinuierlich ändern. Fig. 3 verdeutlicht in einer graphischen Darstellung charakteristische Kennlinien für den Faktor h__ (Ordinate) über dem Kollektorstrom L· (Abszisse) mit einem Widerstandswert R als Parameter entsprechend einem nicht gezeigten und zwischen dem zusätzlichen Bereich 21 und dem Emitterbereich liegenden Widerstand, wobei gilt: V__ = 3V.

Es ist möglich, in dem zusätzlichen P-Bereich 21 einen zweiten zusätzlichen Bereich vom N-Typ (nicht gezeigt) vorzusehen. Wenn diese beiden zusätzlichen Bereiche miteinander verbunden sind und dann potentialmäßig schwimmend gehalten werden, so lassen sich charakteristische Kennlinien erzielen, die zwischen den Kurven A und B in Fig. 2 liegen. Wird weiterhin der zweite zusätzliche Bereich mit dem Emitterbereich verbunden, so wird der Faktor h__ abgesenkt entsprechend auf Werte der Kurve B in Fig. 2.

Aus den obigen Erläuterungen ist für den Fachmann ersichtlich, daß sich mit einem Transistor mit erfindungsgemäßen Merkmalen eine Verstärkungssteuer-Schaltung aufbauen läßt, die eine kleine Eingangsimpedanzänderung aufweist.

Auch läßt sich ein Thyristor unter Anwendung der eben am Beispiel eines Transistors erläuterten Prinzipien herstellen. Im allgemeinen läßt sich ein Thyristor vom PNPN-Typ wie die

ansehen, Verbindung eines NPN-Transistors mit einem PNP-Transistor, wobei Kathode, Gatt und die elektrisch schwimmende Basis des Thyristors dem Emitter, der Basis und dem Kollektor des NPN-Transistors äquivalent sind, während die Anode, die elektrisch schwimmende Basis und das Gatt des Thyristors dem Emitter, der Basis bzw. dem Kollektor des PNP-Transistors

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entsprechen. Wird der Stromverstärkungsfaktor oQ des NPN-Transistors zuOC, und der des PNP-Transistors zu o( angenommen, so ermöglicht der Thyristor den Durchgang des Hauptstrom, wenn 0C₁ + <£ « > 1 ist, während der Durchlaß des Hauptstroms unterbunden ist, solange oC , + oC 9 < 1 gilt.

Bei Anwendung der Erfindung auf einen Thyristor wird als Steuertransistoryfciem erwähnten zusätzlichen Bereich der NPN-Transistor verwendet. D.h. es wird ein zusätzlicher P-Bereich in einer Kathode vom N-Typ ausgebildet und als ein zweites Gatt verwendet. Außerdem wird eine geeignete Spannung zwischen dem zweiten Gatt und der Kathode angelegt, so daß sich der Stromverstärkungsfaktor θ(". veränderbar steuern läßt. Damit läßt sich das zweite Gatt völlig unabhängig von der gewöhnlichen Steuerelektrode oder dem ersten Gatt als ElN-AUS-Steuerung für den Hauptstrom des Thyristors verwenden. In diesem Fall also erfüllt das erste Gatt eine Stromsteuerungsoperation, während mit dem zweiten Gatt eine Spannungssteuerung bewirkt wird. Ein solcher Thyristor läßt sich leicht^ aus der in Fig. 1 gezeigten Halbleitervorrichtung herstellen, wobei das P-Typ Substrat 1 eine Anode, der P -Bereich 12 als erstes Gatt, der N -Bereich 13 als Kathode und der P-Bereich 21 als zweites Gatt verwendet werden.

In diesem Fall ist es möglich, die Anode als Schottky-Sperrschicht (nicht gezeigt) aus Metall, beispielsweise aus Aliminium oder dergleichen, auszubilden anstelle des P-Bereichs. Ein Thyristor mit solchem Aufbau weist eine wesentlich verbesserte Schaltcharakteristik im AUS-Zustand auf.

Aus der bisherigen Beschreibung ist auch ersichtlich, daß der erste Halbleiterbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp,beispielsweise dem Bereich 13, ein zweiter Bereich von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, dem Bereich 12, ein dritter Bereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, dem Bereich 11, ein vierter Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp, dem Bereich 21, ein fünfter Bereich vom ersten Leitfähigkeitstyp dem im Bereich 21 angeordneten Bereich und ein sechster Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp dem Substrat 1 entsprechen können.

Die soweit gegebene Beschreibung ist lediglich als Erläuterung eines bevorzugten Aus*· führungsbeisplels für die Erfindung,/xeineswegs im Sinne einer Beschränkung zu verstehen.

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So läßt sich die Erfindung für den Fachmann in ersichtlicher Weise auch auf viele andere Halbleitervorrichtungen, etwa auf PNP-Transistoren anwenden, und es sind . zahlreiche Abwandlungen und Änderungen denkbar/ohne vom dargestellten Erfindungsgedanken abzuweichen.

Zusammenfassend wurde also mit der Erfindung eine wesentliche Verbesserung einer bereits vorgeschlagenen neuen Halbleitervorrichtung gemäß der deutschen Patentanmeldung P 23 64 753.2 erreicht. Bei dieser vorgeschlagenen Halbleitervorrichtung insbesondere bei einem diesem Vorschlag entsprechenden Transistor ist im Emitterbereich ein Bereich mit zu diesem Emitterbereich entgegengesetzter Leitfähigkeit vorgesehen. Die Verunreinigungskonzentration im Emitterbereich ist gering, so daß sich eine große Diffusionslänge der vom Basis- in den Emitterbereich injizierten Minoritätsträger ergibt, im Vergleich zur Dicke des Emitterbereichs, so daß andererseits die Lebensdauer der Minoritätsträger im Emitterbereich groß gehalten werden kann. Bei dieser vorgeschlagenen Halbleitervorrichtung sinkt ein Teil der über den Emitter-Übergang fließenden Stromkomponenten oder die vom Basis- in den Emitterbereich injizierte Stromkomponente ab, und demzufolge kann der Emissionswirkungsgrad vom Emitterbereich erhöht werden.Wird der zusätzliche Bereich jedoch mit einem Potential, beispielsweise einem Emitterpotential, beaufschlagt, so sinkt der Verstärkungsfaktor h stark ab. Mit der Erfindung wird nun ein Weg gezeigt, wie sich der an sich sehr günstige hohe Stromverstärkungsfaktor h_p in einem weiten Bereich steuern läßt. Die erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung läßt sich gut als integrierter Schaltkreis herstellen und hat einen vorteilhaften Anwendungsbereich bei Thyristoren.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

( 1 .^Halbleitervorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Halbleiterbereich unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps sowie mit einem dritten Halbleiterbereich vom Leitfähigkeitstyp des ersten Halbleiterbereichs, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Injektion von Majoritätsträgern vom ersten (13) durch den zweiten (12) in den dritten Halbleiterbereich (11), ein zwischen dem ersten und zweiten Halbleiterbereich ausgebildeter PN-Übergang, über den die Mehrzahl der Majoritätsträger fließt, und ein an dem ersten (13) angrenzender vierter Halbleiterbereich (21) vom Leitfähigkeitstyp des zweiten Halbleiterbereichs (12) vorgesehen sind, daß die Minoritätsträger-Diffusionslänge im ersten Halbleiterbereich (13) wesentlich größer ausgebildet ist als der Abstand zwischen dem Übergang und dem vierten Bereich (21), und daß der vierte Bereich über eine Steuereinrichtung mit einem elektrischen Potential beaufschlagbar ist.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Minoritätsträgergradient im ersten Halbleiterbereich (13) durch die Steuereinrichtung veränderbar ist.
3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuereinrichtung ein Potential zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterbereich anlegbar ist.
4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im vierten ein fünfter Halbleiterbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp ausgebildet ist.
5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß angrenzend an den dritten ein sechster Halbleiterbereich vom zweiten Leitfähigkeits-

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typ vorgesehen ist*
6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Zufuhr eines Hauptstroms über den ersten und sechsten Halbleiterbereich.
7. Halbleitervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzei chnet durch eine an den dritten Halbleiterbereich angrenzende Schottky-Sperrschicht und durch eine Einrichtung zur Zufuhr eines Hauptstroms über den ersten Halbleiterbereich und die Schottky-Sperrschicht.
8. Halbleitervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte Halbleiterbereich mittels der Steuereinrichtung mit einem variablen Vorspannungspotential beaufschlagbar ist, dessen Wertbereich mindestens vom Potentialwert des ersten Halbleiterbereichs bis zu einem Potentialwert reicht, bei dem der vierte Halbleiterbereich in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist.

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