DE2800172C2

DE2800172C2 - Thyristor mit Zündverstärkung und Löschsteuerung

Info

Publication number: DE2800172C2
Application number: DE2800172A
Authority: DE
Inventors: Albert L'Hay les Roses Senes
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1977-01-10
Filing date: 1978-01-03
Publication date: 1983-05-26
Also published as: DE2800172A1; FR2377095B1; BE862498A; US4177478A; GB1542227A; FR2377095A1

Description

— in einem Steueranschlußbereidf eine Steuerelektrode,

— in einem Zündverstärkungsbereich eine von der Steuerelektrode getrennte und mit einer Zündemitterelektrode versehene n-Zündemitterzone,

— in. einem Löschbereich eine von der Zündemitterzone und -elektrode getrennte, zusammen mit der p-Basisschicht eine in die Halbleiterscheibe integrierte Kurzschlußdiode bildende und mit einer mit der Steuerelektrode verbundene Kurzschluß-Diodenelektrode versehene n-Halbleiterschicht,

— in einem Zündübertragungsbereich eine von der Kurzschlußdiodenelektrode getrennte und mit der Zündemitterelektrode verbundene Übertragungbelektrode sowie

— in einem Hauptbrxeich c^:7ie mit einer von der Übertragungselektrode getrennten Kathodenelektrode bedeckte n-Haup-smitterzone

ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der p-Basisschicht (Pi) eine leitende Schicht (CO) vorgesehen ist, die aus einer p⁺-HaIbleiterschicht besteht, deren Dotierung höher ist als die der p-Basisschicht, wobei diese leitende Schicht (CO) sich in den Lösch-, Zündübertragungs- und Hauptbereich (ZO, ZT, ZP) erstreckt und im Hauptbereich (ZP) ein Gitter bildet, dessen Zwischenräume vom Material der p-Basisschicht (Pi) eingenommen werden.

2. Thyristor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht (CO) sich unter der gesamten Fläche der mit der Kurzschluß-Diodeneiektrode versehenen Halbleiterschicht (N 4) erstreckt und über den Rand dieser Fläche hinausreicht.

3. Thyristor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht (CO) einen Widerstand pro Flächeneinheit aufweist, der kleiner als ein Drittel des Flächenwiderstands der p-Basisschicht (Pi) ist.

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Die Erfindung betrifft einen Thyristor mit Zündverstärkung und Löschsteuerung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten Art, wie sie aus IEEE Transactions on Electron Devices ED-23 (1976), Nr. 8, S. 883-887 bekannt ist.

In einem derartigen Thyristor soll die Zündemitterelektrode die Zündung mit Hilfe eines schwachen Impulses ermöglichen. Die Zündemitterelektrode liegt zwischen dem Steueranschluß wnd der Hauptemitterelektrode, so daß bei gelöschtem, Thyristor und bei zwischen Anode und der auf der Haüptemitterelektrode liegenden Kathode vorhandener Gleichspannung, wobei das Potential der Zündemitterelektrode in der Luft hängt, ein auf den Steueranschluß gegebenes geeignetes positives Signal zunächst einen Auslösethyristor zündet, dessen Emitter aus der Zündeinitterelektrode besteht und der einen Verstärker für das Zündsignal bildet

Sehr grob betrachtet können verschiedene aufeinanderfolgaride 'Phasen beim Zündvorgang unterschieden werden:

— Erste Phase:

Das auf den Steueranschluß gegebene Signal ruft ausgehend von der Zündemitterelektrode die Injektion von Minoritätsträgern in die Steuerbasis hervor.

— Zweite Phase:

Diese Injektion zündet den Auslösethyristor gemäß dem klassischen Verfahren, wodurch das Potential der Zündemitterelektrode erhöht wird.

— Dritte Phase:

Die Erhöhung diese Potentials ruft einen Zündemitterstrom in Richtung auf die Hauptkathode hervor. Dieser Strom wird nahiolgend »Zündstrom« genannt

— Vierte Phase:

Der Zündstrom ruft ausgehend von der Hauptemitterelektrode über den entsprechenden pn-Obergang, der nachfolgend »Hauptübergang« genannt wird, eine Injektion von Minoritätsträgern in die Steuerbasisschicht hervor.

— Fünfte Phase:

Diese Injektion zündet den Hauptthyristor gemäß dem klassischen Verfahren. Der Vorteil des beschriebenen Zündverfahrens liegt darin, daß die während der obigen vierten Phase für die Injektion verfügbare Leistung wesentlich höher liegt als die zur Betätigung des Steueranschlusses aufgewandte Leistung.

Die Zündemitterelektrode ist von der Hauptemitterelektrode durch die Steuerbasis getrennt, so daß der von der Zündemitterelektrode zur Hauptkathode fließende Strom durch die Steuerbasis geführt wird, was sich während der vierten Phase günstig auf die Injektion über den Hauptübe^rgang auswirkt

Die Kathode ist in bezug auf den Rand der Hauptemitterelektrode mindestens auf der Seite der Zündemitterelektrode zurückgezogen, damit der Hauptübergang während der vierten Phase nicht kurzgeschlossen wird. Hierdurch wird der Zündstrom gezwungen, den Hauptübergang zu durchlaufen.

Die Metallisierung der Zündemitterelektrode ist an die Übertragungsmetallisierung angeschlossen, damit während der vierten Phase der Zündstrom diesen Übergang nicht umgekehrt durchlaufen muß. Darüber hinaus ist es durch diese Metallisierung möglich, das Zündemitterpotential über eine große Fläche zu verteilen. Das Dotierprofil und die Breite des Basiszwischenbereichs werden so gewählt, daß sich für den Widerstand zwischen der Zündemitterelektrode und der Hauptemitterzone ein bevorzugter Wert ergibt.

Durch die Zündemitterelektrode kann die Zündgeschwindigkeit des Thyristors erhöht werden, d. h. die Geschwindigkeit, mit der der vom Thyristor ohne

Zerstörungsgefahr ertragene Strom anwachsen kann. Es ist bekannt, daß bei zu raschem Anwachsen des Stroms hohe Werte erreicht werden, bevor die tatsächlich gezündete Oberfläche des Thyristors groß genug ist, diese Werte auszuhalten. Es ist daher wichtig, die Geschwindigkeit zu erhöhen, mit der die gezündete Oberfläche anwächst. Diese gezündete Oberfläche beginnt am Hauptübergang, und ihre anfängliche Wachstumsgeschwindigkeit ist praktisch proportional zum Umfang diei.es Obergangs, & h. zum Umfang des äußeren Randes des Zündungsübertragungsbereichs. Zur Erhöhung dieses Umfangs wird dieser Übertragungsbereich bei einer gewöhnlichen kreisförmigen Halbleiterscheibe häufig mit Verlängerungen versehen, die sich radial zum Rand der Scheibe hin erstrecken. Die für die Injektion während der oben beschriebenen vierten Phase verfügbare relativ hohe Leistung gestattet dann, ausgehend von der Hauptemitterzone über die gesamte Länge des Hauptübergangs hinweg trotz der vergrößerten Länge des Umfangs dieses Obergangs eine ausreichende Menge von Minoritätsträgem zu erreichen.

Bei dem aus IEE Transactions on Electron Devices, Bd. ED 23 (1976), Nr. 8, Seite 883-887 bekennten Thyristor der eingangs genannten Art wird der Löschvorgang durch einen auf den Steueranschluß gegebenen negativen Impuls beschleunigt, wenn die Spannung an den Hauptklemmen annuliert wird. Damit dieser negative Impuls wirksam wird, muß er ausgehend vom Steueranschluß bis in die Nähe der Hauptemitterzone über eine Metallisierungsschicht übertragen werden, die einen Teil des zwischen der Zündemitterzone und der Hauptemitterzone liegenden Basiszwischenbereichs einnimmt Wenn jedoch ein positives Signal zur Zündung des Thyristors an den Steueranschluß eines solchen Thyristors angelegt wird, dann überträgt diese Metallisierungsschicht das positive Signal bis in die Nähe der Hauptemitterzone, ohne die Zündemitterzone zu durchlaufen, die kurzgeschlossen ist und damit ihre Funktionen nicht mehr erfüllt Zur Vermeidung dieses Nachteils wurüe vorgeschlagen, in der Basisschicht unter dieser Metallisierungsschicht eine örtlich begrenzte N-Schicht vorzusehen, so daß mit der P-Bas:sschicht eine Shuntdiode entsteht, die lediglich für vom Steueranschluß kommende negative Impulse durchlässig ist Jedoch taucht dann der Nachteil auf, daß die beiden über der N-Basisschicht und der P-Emitterschicht liegenden N- und P-Schichten dieser Diode einen Störzündthyristor bilden. Will man den Hauptthyristor löschen, dann wird der an den Steueranschluß angelegte negative Impuls an die Emitterelektrode dieses Störthyristors übertragen, der dadurch gezündet wird, wodurch das Löschen des Hauptthyristors unmöglich wird. Eine Beseitigung dieses Nachteils erfolgt dabei durch besondere Wahl des Dotierungsprofils im Bereich der N-Halbleiterzone dieser integrierten Shunt-Diode.

Aus der genannten Literaturstelle sind auch Thyristoren bekannt, deren Löschung durch den Steueranschluß gesteuert wird (G.T.O. = Gate Turn Off), und die dadurch gelöscht werden, daß auf den Steueranschluß ein starker negativer Impuls gegeben wird, so daß die Elektrodeninjektion durch den Emitter in die Steuerschicht unterbrochen wird, selbst wenn zwischen Kathode und Anode ein diese Injektion begünstigender Potentialunterschied besteht.

Es sind andererseits Thyristoren »mit eingebettetem Gitter« bekannt (US-P.* 36 41403 und US-PS 39 06 545), die keinen Zündverstärker aufweisen und in denen die Übertragung der vom Steueranschluß kommenden Signale durch eine leitende Schicht erleichtert wird, die innerhalb der Basisschicht angeordnet ist und sich vom mittleren Bereich der Basisschicht bis unter die Hauptemitterzone erstreckt Diese leitende Schicht besitzt eine stärkere p-Dotierung als die Basisschicht, so daß sie elektrisch besser leitend ist Der unter der Hauptemitterzone liegende Teil bildet ein Gitter, dessen Löcher vom durchschnittlich dotierten Material der Basisschicht gefüllt sind, so daß die negativen Ladungsträger durch diese Löcher von der Hauptemitterzone zur Sperrschicht gelangen können, wenn der Thyristor leitend ist Ein derartiges Gitter gestattet die Erhöhung der Zündgeschwindigkeit des Thyristors, indem der positive vom Steueranschluß kommende Impuls bis in die Nähe eines großen Teils der Fläche der Hauptemitterzone übertragen wird, um ausgehend von diesem ganzen Bereich eine Injektion von negativen Ladungsträgern in die Basis hervorzurufen. Außerdem ermöglicht das G^; ;r, wenn der Thyristor leitend ist und das negative Steiersigna! an den Steueranschluß angelegt wird, daß dieses Signal ausreichend weit übertragen wird, um das gleichzeitige Löschen des Thyristors auf der gesamten Fläche der Hauptemitterzone zu bewirken.

Aus der DE-OS 22 41 217 ist weiterhin ein Thyristor mit erhöhter Ein- und Durchschaltgeschwindigkeit bekannt, der zu diesem Zweck eine p⁺-Zone in der P-Basiszone des Thyristors aufweist; hierbei spielt jedoch das die Unterdrückung der Funktion eines entstehenden Störthyristors betreffende Problem keine Rolle.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Thyristor mit Löschsteuerung der eingangs genannten Art ohne besondere Wahl des Dotierungsprofils im Bereich der η-Emitterzone der integrierten Kurzschlußdiode das Zünden des im Bereich der Kurzschlußdiode gebildeten Störthyristors zu verhindern und die Übertragung des positiven Signals zum Zünden des Hauptthyristors und des negativen Signals zum Löschen des Hauptthyristors zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs definierten Merkmalen. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Anhand der schematischen Fig. 1 bis 6 wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik beschrieben.

F i g. 1 zeigt schematisch einen bekannten Zündverstärkungsthyristor mit durch den Steueranschluß gesteuerter Löschung, anhand dessen die Arbeitsweise eines derartigen Thyristors verständlich gemacht wird.

Fig.? reigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Thyristor im Teilschnitt entlang der Achse einer Thyristorscheibe, dir den Halbleiteraufbau dieses Thyristors bildet.

F i g. 3 und 4 zeigen Konzentrationsdiagramme der Dotierungsverunreinigung im Thyristor gemäß F i g. 1 in Abhängigkeit vo.i der Tiefe ausgehend von der Kathodenseite im Zündverstärkungsbereich bzw. im Löschbereich.

F i g. 5 zeigt den Thyristor aus F i g. 2 im Schnitt durch eine Ebene, die parallel zur Kathodenseite und durch die auf dieser Seite gebildeten Metallisierschichten verläuft. Fig. 6 zeigt eine Mtifsicht auf die Kathodenseite dieses Thyristors, wobei angenommen wurde, daß ein Teil dieser Stirnseite durchsichtig ist.

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Wie Fig. 1 zeigt, besitzt ein Hauptthyristor TPeine auf ein positives Potential gebrachte Anode A und eine an Masse liegende Kathode C. Dies sind die Hauptelektroden. Eine Steuerelektrode 2 wird über einen Verstärkungsthyristor TA gespeist, mit dem das auf einen Steueranschluß G gegebene positive Zündsignal verstärkt werden kann; der Steueranschluß G bildet die Steuerelektrode dieses Thyristors, dessen Anode mit der Anode A des Hauptthyristors TP verbunden ist und dessen Kathode die Steuerelektrode 2 speist. Der Steueranschluß G ist weiterhin mit der Steuerelektrode 2 über eine Shunt-Diode D, die so angeordnet ist, daß die negativen Impulse des Steueranschlusses zu dieser Steuerelektrode übertragen werden, sowie über einen parallel geschalteten Shuntwiderstand 4 verbunden, der einen Störwiderstand bildet.

Will man den Hauptthyristor TP zünden, so legt man an den Steueranschluß G ein Zündsignal an, das aus einem positiven Stromimpuls besteht und den Verstärkungsthyristor TA zündet. Dieser liefert einen starken Strom, der den Hauptthyristor TP rasch zündet. Die Shunt-Diode D läßt das Auslösesignal nicht passieren.

Will man den Hauptthyristor TPlöschen, während er stromführend ist, dann legt man an den Steueranschluß einen negativen Impuls an. Die Shunt-Diode D schließt den zwischen Steuerelektrode und Kathode des Verstärkungsthyristors TA gelegenen pn-übergang kurz und überträgt diesen negativen Impuls direkt auf die Steuerelektrode 2, wodurch der Hauptthyristor TP ohne Gefahr einer Auslösung des Verstärkungsthyristors TA gelöscht wird.

Die soeben beschriebenen Bestandteile sind beim Stand der Technik (IEEE Transactions on Electron' Devices, ED 23 (1976), Nr. 8, S. 883-887) wie auch bei dem im folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung in integrierter Bauweise in einem Halbleiterkörper untergebracht.

Der als Ausführungsbeispiel der Erfindung in Fig. 2 dargestellte Thyristor weist eine Halbleiterstruktur auf, die aus einer monokristalünen Siliziumscheibe besteht mit einer Rotationsachse 8, wobei die Anodenseite dieser Scheibe mit einer eine Anode bildenden Metallisierung A und die Kathodenseite teilweise mit einer eine Kathode bildenden Metallisierung Cbedeckt ist.

In dieser Scheibe sind über die gesamte Fläche hinweg mehrere Halbleiterschichten übereinander angeordnet. Die im folgenden für die einzelnen Schichten angegebenen Dotierstoff-Konzentrationen entsprechen — falls nicht als homogen bezeichnet — demjenigen P.-nkt dieser Schicht, der die höchste Dotierstoff-Konzentration aufweist. Auf der anodenseitigen Metallisierung A liegt eine P-Emitterschicht P2, deren Stärke etwa 50 bis 70 μιη und deren Dotierstoff-Konzentration 10²⁰Cm-³ beträgt Auf dieser Schicht befindet sich eine N-Basisschicht N2 mit 100 μπι Stärke und einer homogenen Dotierstoff-Konzentration von

13· 1O¹⁴CmI Es folgt eine P-Basisschicht PX mit μπι Stärke und einer Dotierstoff-Kor.zentration 10^I7cm-³. Diese Basisschicht erstreckt sich bis zur Kathodenseite. Innerhalb dieser Basisschicht ist eine leitende Schicht CO eingebettet, deren Stärke 15 μπι und deren Dotierstoff-Konzentration 10¹⁹ cm-³ beträgt, und die sich lediglich über eine Teil der Oberfläche der Thyristorscheibe erstreckt Diese leitende Schicht ist von der Basisschicht Λ/2 durch eine etwa ΙΟμίτι dicke Schicht des Materials getrennt, aus dem die 3asisschicht P\ besteht. Auf der Kathodenseite sind mehrere N-Schichten ausgebildet; N1, N3 und Λ/4, deren Dotierstoff-Konzentration gleich ist und 10^2lcm-^J beträgt und die in die Basisschicht bis zu einer gleichmäßigen Tiefe von 8 μιτι ausgehend von der Kathodenseite eindringen.

Auf dieser Seite lassen sich mehrere aufeinanderfolgende konzentrisch angeordnete Bereiche unterscheiden:

— Ein aus der Basisschicht Pi gebildeter SteueranschluObereich ZG, auf dem eine einen SteueranschluQ G bildende Metallisierung aufgebracht ist, die die für das Zünden des Thyristors positive und für sein Löschen negative Steuersignale empfangen kann.

— Ein Zündverstärkungsbereich ZA, in dem eine Zündemitterzone /V3 in Form einer N-Schicht vom Steueranschluß getrennt gebildet ist. Die Zündemitterzone ist mit einer Zundemittermetaiiisierung MD beschichtet.

— Ein Löschbereich ZO₁ in dem durch die Schicht P1 und eine N-Schicht /V4, die in dieser Basisschicht ausgehend von der Kathodenseite ausgebildet ist, eine Shunt-Diode hergestellt ist. Die Schicht N 4 ist von der Zündemitterzone getrennt und mit einer Shunt-Diodenmetalliserung MS versehen, die an den Steueranschluß G über eine in Fig.5 normal und hi F i g. 2 symbolisch gestrichelt eingezeichnete Metallisierung 10 verbunden ist, die über eine aus einer Unterbrechung der Metallisierung MD bestehende öffnung verläuft.

— Ein Zündübertragungsbereich ZT, der aus der teilweise mit einer Übertragungsmetallisierung MT bedeckten Schicht Pi besteht, die von der Metallisierung MS getrennt und mit der Zündemittermetallisierung MD über eine Metallisierung 12 in Verbindung steht, die in Fig.2 symbolisch gestrichelt eingezeichnet ist und — wie in F i g. 5 dargestellt — über eine aus einer Unterbrechung der Metallisierung MS bestehende Öffnung verläuft Die Übertragungsmetallisierung MT umfaßt Verlängerungen in radialer Richtung, wie beispielsweise 14, die bis zum Umfang der Scheibe reichen und die Übertragung eines der Metallisierung MD zugeführten und zuvor, wie weiter oben angegeben, mit Hilfe des Zündemitters Ni verstärkten Signals bis zu dieser Peripherie hin erlaubt

— Schließlich ein Hauptbereich ZP, der den größten Teil der Oberfläche der Scheibe zwischen den Verlängerungen 14 einnimmt Dieser Hauptbereich bestehe aus einer Hauptemitterzone Ni, die mehrere durch Verlängerungen 14 voneinander getrennte Abschnitte aufweist, die metallisiert sind und die Kathode C bilden sowie von der Übertragungsmetallisierung MT getrennt sind. Die Schnittebene der F i g. 2 verläuft durch einen dieser Abschnitte.

Der so aufgebaute Thyristor arbeitet sowohl beim Zünden als auch beim Löschen in der weiter oben erklärten bekannten Weise. In beiden Fällen wird die Funktionsweise durch das Vorhandensein der leitenden Schicht CO verbessert, die bereits bei nicht mit Zündverstärker versehenen Thyristoren bekannt ist Diese leitende Schicht CO ist ir. Fig.6 deutlich dargestellt

Sie erstreckt sich kontinuierlich unter dem Übertra-

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gungsbereich ZT und diskontinuierlich unter dem Hauptbereich ZP₁ indem sie unter diesem Hauptbereich ein Gitter bildet, dessen Stäbe sich senkrecht zu den radialen Verlängerungen 14 erstrecken, die zum Übertragungsbereich gehören. Über diese Stäbe kann das Zündsignal ausgehend von diesen Verlängerungen übertragen werden. Die zwischen diesen Stäben vorhandenen Zwischenräume vermeiden bei leitendem Thyristor, daß eine zu große Anzahl von durch die Hauptemitterzone in die Basisschicht Pi eingeführten negativen Ladungsträgern durch die in der leitenden Schicht CO vorhandenen positiven Ladungsträgern eingefangen wird. Die Konzentration der Dotierstoffe dieser leitenden Schicht CO wird ausreichend hoch gewählt, damit ihr Widerstand pro Flächeneinheit kleiner als ein Drittel des Flächenwiderstands der Basisschicht PX ist. Vorteilhafterweise liegt er bei etwa einem Zehntel des Widerstands der Basisschicht Pi.

Die leitende Schicht CO erstreckt sich in den Löschbereich ZO hinein, d. h. unter die Schicht Λ/4. Dies bedeutet einen erheblichen Vorteil beim Löschen des Thyristors durch Anlegen eines negativen Impulses an den Steuranschluß C. Dieser Impuls wird durch die Schicht N4 übertragen und könnte einen aus den Schichten P2, N 2, Pi, N 4 bestehenden Störthyristor zünden, wodurch das Löschen des Hauptthyristors verhindert würde. In dem eingangs zitierten Artikel wurde vorgeschlagen, das Zünden dieses Störthyristors durch geeignete Wahl des Dotierungsprofils im Bereich der Halbleiterzone der integrierten Shunt-Diode zu verhindern.

Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Verstärkungsfaktor des Transistors N4, Pi, N2 durch einfaches Verlängern der leitenden Schicht CO unter die Schicht Λ/4 stark herabgesetzt, denn die negativen Ladungsträger, die durch die Schicht /V4 in die Basisschicht Pi abgegeben werden, können die Sperrschicht Λ/2 praktisch nicht erreichen, ohne durch die leitende Schicht CO zu wandern, in der sie durch die sehr große Anzahl von in dieser Schicht vorhandenen positiven Ladungsträgern eingefangen werden.

Die Verlängerung der leitenden Schicht CO in den Löschbereich hinein erleichtert darüber hinaus die Übertragung des negativen Löschimpulses, der von der Schicht /V 4 zur Hauptschicht wandert Hierzu wäre es zwar nicht nötig, daß die leitende Schicht CO sich wie hier dargestellt unter der gesamten Schicht Λ/4 erstreckt und sogar bis in die Nähe des Mittelpunkts der Scheibe jenseits des Innenrands der Schicht N 4 reicht, sondern es würde bereits genügen, daß die im Übertragungsbereich ZT vorhandene leitende Schicht COin die Nähe des Außenrandes der Schicht N 4 reicht oder die unter diesem Außenrand verlaufende Senkrechte erreicht, wenn man annimmt, daß die Scheibe horizontal liegt

Der Thyristor gemäß den Fig.2 bis 6 kann eine Sperrspannung von 1000 V und eine direkte Spannung von 1000 V im gesperrten Zustand ertragen und gezündet eine Stromstärke von 1000 A mit einem Spannungsabfall von 2 V aushalten, wenn die Oberfläche der Kathode ClOO mm² beträgt

Hergestellt werden kann der Thyristor gemäß F i g. 2 bis 6 entsprechend den nachfolgenden angegebenen Fertigungsgängen, ausgehend von einer monokristallinen Siliziumscheibe des Typs N, deren Konzentration gleich der der zukünftigen /v"2-Schicht ist und deren Dicke der der späteren Schichten P2, Λ/2 und CO und des zwischen den Schichten N 2 und CO liegenden Teils P10 der Schicht P1 entspricht.
Die Fertigungsschritte sind die folgenden:

1. Durch Diffusion werden auf den beiden Stirnseiten ίο dieser Scheibe zwei P-Schichten geringer Oberflächenkonzentration (etwa 10^l7cm-³) und eine Stärke von 15 μπι hergestellt, so daß der zukünftigen Schicht P2 auf einer Unterseite eine erste Dotierung und der Schicht PlO sowie den Teilen der späteren Schicht Pl₁ die in den Zwischenräumen der späteren Schicht CO auf der Oberseite liegen, eine endgültige Dotierung verliehen wird.

2. In einer auf der Oberseite der Siliziumscheibe ausgebildeten Oxidschicht werden öffnungen hergestellt, um die gutleitende Schicht CO bilden zu können.

3. Die Schicht CO wird durch Diffusion mit einer Oberflächenkonzentration von 10" cm-' und einer Dicke von 10 μπι hergestellt.

4. Das Oxid an der oberen Seite wird entfernt.

5. Auf dieser oberen Seite wird eine epitaktische P-Siliziumschicht CE aufgebracht, deren spezifischer Widerstand 'ΛοοΩ · cm und deren Dicke 12 μηι beträgt, wobei die obere Seite dieser epitaktischen Schicht die kathodische Seite des zukünftigen Thyristors bildet

6. Die obere Seite der Schicht Cfwird oxidiert

7. In dem so gebildeten Oxid werden öffnungen hergestellt, damit die Schichten Ni, N3 und N4 gebildet werden können.

8. Diese Schichten werden durch Diffusion mit einer Oberflächenkonzentration von 10²¹ cm-³ und einer Stärke von 8 μηι hergestellt

9. Man läßt Fangstellen aus Gold oder Platin ausgehend von der oberen Seite unter folgenden Bedingungen eindiffundieren:

Quelle: durch Kathodenzerstäubung aufgebrachte Schicht

Dauer: beispielsweise 1 Stunde bei 840⁰C.
10. Man führt eine zweite P-Diffusion auf der Unterseite durch, um die Oberflächenkonzentration auf 10²⁰ cm-³ zu bringen und so die Schicht P2 fertigzustellen, und man legiert diese Seite auf ein Wolfarm- oder Molybdänplättchen, das die Anode A bildet

11. In der auf der oberen Seite gebildeten Oxidschicht -.teilt man öffnungen her, damit die Metallisierungen G, MD, MS und Chergestellt werden können.

12. Diese Metallisierungen werden durch Aufdampfen von Aluminium unter Vakuum hergestellt

13. Die Aluminiumschicht zwischen den Metallisierungen und dem Umfang der Scheibe wird entfernt

14. Es werden die bekannten Schutzbehandlungen für die Übergänge durchgeführt

15. Die so erhaltene Struktur wird gekapselt und es werden die metallischen Anschlußklemmen der Anode A und der Kathode C sowie der Steuerelektrode Gangebracht

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 15

1. Thyristor mit Zündverstärkung und Löschsteuerung Ober die Steuerelektrode, der eine monokristal-Iine Halbleiterscheibe mit zwei einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen umfaßt, zwischen denen aufeinanderfolgend Halbleiterschichten entgegengesetzten Leitungstyps angeordnet sind, und zwar ausgehend von der einen Hauptoberfläche eine mit einer Anodenelektrode völlig bedeckte p-Emitterschicht, eiije n-Basisschicht und eine p-Basisschicht, die stellenweise die andere Hauptoberfläche erreicht, wobei auf der p-Basisschicht nebeneinanderliegend