DE2844283A1

DE2844283A1 - Thyristor

Info

Publication number: DE2844283A1
Application number: DE2844283A
Authority: DE
Inventors: Naohiro Momma; Masayoshi Naito; Masahiro Okamura; Tsutomu Yatsuo
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-10-14
Filing date: 1978-10-11
Publication date: 1979-05-03
Also published as: JPS5456775A; SE7810711L; JPS5912026B2; US4682199A; SU1088676A3; CA1111148A; DE2844283C2

Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

Thyristor

Die Erfindung betrifft einen Thyristor und insbesondere den Aufbau von Hochspannungs- und Starkstromthyristoren, die zur Leistungssteuerung geeignet sind.

Ein Thyristor mit einem Halbleiterkörper, der zwischen zwei Hauptflächen vier aneinandergrenzende Schichten abwechselnd unterschiedlichen Leitungstyps von pnpn-Struktur aufweist, um wenigstens drei pn-übergänge zwischen zwei benachbarten Schichten zu bilden, mit zwei Hauptelektroden, die in ohmschem Kontakt mit den Oberflächen der beiden äußeren Schichten sind, und mit einer Steuerelektrode in Kontakt mit einer Zwischenschicht dient als Halbleiter-Schaltelement, das den Leitungszustand zwischen den Hauptelektroden vom Aus-Zustand in den Ein-Zustand schaltet, wenn ein relativ kleines elektrisches Signal an der Steuerelektrode liegt. Bei einem derartigen Thyristor sind die wichtigsten Teile zum Bestimmen der elektrischen Eigenschaften des Thyristors, wie z. B. das Spannungssperrvermögen, das Leitungsvermögen und die Schaltgeschwindigkeit, die beiden Zwischenschichten (die als "Basisschichten" bezeichnet werden), und insbesondere sind wichtige Parameter

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für den Aufbau die Abmessungen, vorzugsweise die Dicke, der spezifische Widerstand und das Fremdstoff-Konzentrationsprofil dieser Basisschichten. Von den beiden Basisschichten hat eine Basisschicht mit einem höheren spezifischen Widerstand den spezifischen Widerstand und die Abmessungen (Dicke), die im wesentlichen durch den beabsichtigten Wert der Durchschlagsspannung festgelegt sind, wodurch der Freiheitsgrad des Aufbaues, der zur Verbesserung der Eigenschaften beiträgt, nahezu verloren ist. Um die Eigenschaften des Thyristors zu verbessern, muß daher besonders die andere Basisschicht mit einem kleineren spezifischen Widerstand berücksichtigt werden. Die andere Basisschicht wird gewöhnlich durch Feststoff-Diffusion eines Fremdstoffes (Dotierstoffes) von der Oberfläche des Halbleiterkörpers durchgeführt.

Um dem im allgemeinen verwendeten Vorbereitungsverfahren zu folgen, wird ein Thyristor erläutert, der als Ausgangsmaterial eine η-leitende Halbleiterscheibe hat, in der die andere p-leitende Basisschicht durch Feststoff-Diffusion gebildet ist. Eine Basisschicht eines höheren spezifischen Widerstandes und die andere Basisschicht werden hier als n-Basisschicht n_ß bzw. als p-Basisschicht p_ß bezeichnet. Eine an die p-Basisschicht grenzende Außenschicht und die andere, an die n-Basisschicht grenzende Außenschicht werden als n-Emitterschicht n_£ bzw. als ρ-Emitterschicht p„ bezeichnet.

Der spezifische Widerstand und das Fremdstoffkonzentrationsprofil der p-Basisschicht beeinflussen direkt die geforderten Eigenschaften des Thyristors, wie z. B. das Aushaltevermögen gegenüber einer kritischen Anstiegsgeschwindigkeit der Sperrspannung dV/dt, die Steuer-Zündempfindlichkeit u. dgl. Von einem Hochspannungsthyristor, der in einem Thyristorventil eines Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzers (Gleichrichters) für eine Gleichstrom-Leistungsübertragung eingesetzt

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wird, werden ein hohes dV/dt-Aushaltevermögen von mehr als 15OO V/,us und ein nicht zündender Steuerstrom von mehr als 10 mA gefordert. Eine zu große Steuerempfindlichkeit, durch die die Steuerung durch einen kleinen Strom freigegeben wird, ist unzweckmäßig, und die Steuerempfindlichkeit muß insbesondere bei der höchsten Betriebstemperatur mäßig sein, um ein fehlerhaftes Zünden des Thyristors zu verhindern, das sonst durch einen sehr kleinen Strom hervorgerufen wird, der in die Steuerschaltung induziert ist. Die Verwirklichung dieser hohen dV/dt-Vermögen und einer mäßigen, eher geringen Steuer-Zündempfindlichkeit kann gewährleistet werden, indem der spezifische Widerstand der p-Basisschicht herabgesetzt wird. Beim herkömmlichen Thyristoraufbau werden der spezifische Schichtwiderstand und die Fremdstoffkonzentration der p-Basisschicht hauptsächlich unter diesen Gesichtspunkten bestimmt.

Fig. 1 zeigt Fremdstoffkonzentrationsprofile einer n-Emitter- und einer p-Basisschicht eines gewöhnlich verwendeten Thyristors.

Wie aus der beispielsweisen Darstellung der Fig. 1 folgt, ist die p-Basisschicht zwischen einem n-Emitterschicht/p-Basisschicht-übergang J-, und einem p-Basisschicht/n-Basisschicht-Übergang Jp gewöhnlich so ausgelegt, daß sie einen Schichtwiderstand von ca. 100 - 200 Λ/Π und eine Fremdstoffkonzentration von ca. 10 bis 10 Atomen/cnr in der Nähe des Überganges J, aufweist (vgl. z. B. den Aufsatz (1) "3000 Volt and 1300 Ampere Two inch Diameter Thyristor" von C. K. Chu u. a. in Proceedings of the 5th Conference on Solid State Devices, Tokyo, 1973, Suppl. J.J.A.P., vol. 43, 1974 und den Aufsatz (2) "Application of New Technologies to H.V.D.C. Thyristor Production" von K. H. Sommer u.a. in World Electrotechnical Congress Record, Section 5A, Paper 47).

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Der herkömmliche Thyristor mit dem oben erläuterten Profil hat die folgenden Nachteile.

Ein Nachteil beruht auf der hohen Fremdstoffkonzentration in der Nähe des Überganges J^. Die ρ-Basisschicht mit der hohen Fremdstoffkonzentration in der Nähe des Überganges J-, führt zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Ladungsträger in der p-Basisschicht und zu einer Verringerung des Emitter-Injektionswirkungsgrades. Als Ergebnis wird die Durchlaßkennlinie für eine hohe Leitung beeinträchtigt. Der hohe Fremdstoff-Konzentrationsgradient in der Nähe des Überganges J-, die für einen Anstieg des elektrischen Oberflächenfeldes bei einem Teil des zum Thyristorrand freiliegenden Überganges verantwortlich ist, führt zu dem anderen Nachteil, daß es schwierig ist, das hohe Durchschlagsspannungsvermögen zu erreichen. Um diesen zuletzt genannten Nachteil auszuschließen, gibt es Thyristoren, die ein Zweistufen-Fremdstoff-Konzentrationsprofil haben, das beispielsweise in Fig. 2 gezeigt ist. Diese Thyristorart hat insbesondere eine p-Basisschicht aus zwei Bereichen unterschiedlicher Fremdstoffkonzentration, die über der Scheibe einen ersten Stufenbereich P_R1 geringer Konzentration neben dem übergang J_? und einen zweiten Stufenbereich P_n- einer relativ hohen Konzentration neben dem Übergang J, aufweisen (vgl. z. B. die obige Literaturstelle (2)).

Die Zweistufen-p-Basisschicht mit einem sanft verlaufenden Konzentrationsgradienten im ersten Stufenbereich, der zur Verringerung des elektrischen Oberflächenfeldes am Rand des Überganges Jp dient, ermöglichte die Herstellung eines Hochspannungsthyristors. Diese Thyristorart mit dem Zweistufert-Konzentrationsprofil kann jedoch noch nicht den Nachteil aufgrund der hohen Fremdstoffkonzentration in der Nähe des Überganges J., ausschließen (vgl. oben). Zusätzlich haftet dieser

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Maßnahme ein Problem an, das entsteht, wenn ein Starkstromthyristor eines mittleren Nennstromes von 250 - 3000 A verwirklicht wird, indem der Durchmesser der Übergangsfläche auf ca. 100 mm ausgedehnt wird. Um insbesondere das Starkstromvermögen mit einer Scheibe eines großen Durchmessers zu erzielen, muß der Betrieb in der einkristallinen Scheibe gleichmäßig sein. Hierzu wird eine p-Basisstruktur gefordert, die für die laterale oder seitliche Gleichmäßigkeit zugänglich ist. Da jedoch bei dem Thyristor mit dem in Fig. 2 gezeigten Konzentrationsprofil der Gradient der Basisschicht-Fremdstoff konzentration in der Nähe des Überganges J-, zwischen dem η-Emitter- und dem p-Basisbereich (im P_Bp-Bereich) groß ist, führt selbst eine kleine Unregelmäßigkeit in den Abmessungen, insbesondere in der Dicke, der p-Basisschicht aufgrund der Herstellungsprozesse zu einer beträchtlichen Änderung des Schichtwiderstandes der p-Basisschicht. Aufgrund dieser Änderung treten eine unregelmäßige Streuung des Einschalt- oder Durchlaßbereiches und eine Stromkonvergenz während des Ausschalt- oder Sperrbetriebes auf. Damit ist diese herkömmliche Basisstruktur zur Herstellung von Starkstromthyristoren mit guter Betriebsgleichmäßigkeit problematisch.

Es wurde auch schon daran gedacht, die hohe Fremdstoffkonzentration eines p-Basisbereiches am Arbeitspunkt-Übergang zu verringern (vgl. US-PS 3 990 091). Damit soll aber die Steuerempfindlichkeit des Thyristors herabgesetzt werden, und das Problem eines ungleichmäßigen Betriebes aufgrund der geometrischen Unregelmäßigkeit in der Thyristorscheibe ist selbst mit den bestehenden Fremdstoff-Konzentrationsprofilen nicht gelöst.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen zur übertragung hoher Leistungen geeigneten Hochspannungs- und Stark-

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strom-Thyristor mit einer p-Basisschicht einschließlich einer speziellen Fremdstoffkonzentration und eines Profiles ohne die oben aufgezeigten Nachteile anzugeben, wobei die p-Basisschicht eine geringe Konzentration und eine ausgedehnte Dicke aufweist, indem der Aufbau in der Nähe der Steuerelektrode verbessert ist.

Die Erfindung nützt zur Lösung dieser Aufgabe die positive Eigenschaft eines Thyristors aus, der mit einer p-Basisschicht in der Form einer tiefen Diffusionsschicht mit einer geringen Fremdstoffkonzentration ausgestattet ist, um die Schwierigkeit zu überwinden, daß die Betriebsunregelmäßigkeit aufgrund der geometrischen Unregelmäßigkeit in der Scheibe auftritt, wobei dieses Problem die Verwirklichung eines Starkstrom-Thyristors mit einer Scheibe eines großen Durchmessers verhindert, indem die p-Basisschicht mit der Form der tiefen Diffusionsschicht mit einer geringen Fremdstoffkonzentration von nicht mehr als 8 · 10 ^ Atomen/cnr in der Nähe einer n-Emitterschicht versehen und die p-Basisschicht mit einem Schichtwiderstand von 500 - 1500 JI/□ (0hm/Quadrat) ausgestattet wird.

Weiterhin wird bei einem Hochspannungs- und Starkstrom-Thyristor mit einer p-Basisschicht in der Form einer tiefen Diffusionsschicht mit einer geringen Fremdstoffkonzentration die Basisschicht so festgelegt, daß sie in einem Teil einen kleineren Schichtwiderstand in der Nähe einer Steuerelektrode als im anderen Teil aufweist, um dadurch die Verschlechterung in den Schalteigenschaften des Steuerteiles zu verhindern, wie z. B. im dV/dt-Aushaltevermögen, im Schaltleistungs-Aushaltevermögen und in der Steuer-Zündempfindlichkeit. Die Nachbarschaft der Steuerelektrode überdeckt hierbei einen Bereich von einer Stelle, an der die Basisschicht in Kontakt mit der Steuerelektrode ist, bis zu einer Emitter-Nebenschluß-Ausnehmung oder-Bohrung, die der Emitterschicht am nächsten zum Rand der Steuerelektrode zugeordnet ist.

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Die Erfindung geht also von einem Hochspannungs-Thyristor mit einem Halbleiterkörper mit vier zusammenhängenden Schichten von pnpn-Struktur aus, wobei entgegengesetzt eine Anoden- und eine Kathodenelektrode sowie eine Steuerelektrode für den Halbleiterkörper vorgesehen sind. Einer der p-Basis- und n-Basisbereiche mit höherer Fremdstoffkonzentration als der andere Bereich weist eine Fremdstoffkonzentration auf, die nicht größer als 8 · 10 ^ Atome/cnr in der Nähe des Überganges zwischen dem einen Basisbereich und dem benachbarten Emitterbereich ist und die einen graduell oder schrittweise abnehmenden Gradienten zum anderen angrenzenden Basisbereich hat. Der eine Basisbereich hat einen Schichtwiderstand von 500 - 1500 Ώ./Ώ . Damit kann die Verwirklichung eines Hochspannungs- und Starkstrom-Thyristors mit großem Durchmesser gewährleistet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 den Verlauf von Fremdstoff-Konzentrationsprofilen in den pnpn-Schichten von herkömmlichen Thyristoren,

Fig. 3 einen schematischen Schnitt eines Thyristors nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 4 den Verlauf des Fremdstoffkonzen-

trationsprofiles in den pnpn-Schichten des in Fig. 3 gezeigten Thyristors,

Fig. 5 eine graphische Darstellung zur weiteren Erläuterung des Fremdstoff-Konzentrationsprofils in der Halbleiterschei-

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be des erfindungsgemäßen Thyristors,

Fig. 6 einen Teilschnitt des Thyristors zur Erläuterung des Nebenschlusses des Basisbereiches ₃

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einer freiliegenden Breite a der p-Basisschicht und einer Breite b des Emitters, die erforderlich ist, um den gleichen Wert von dV/dt am Steuerteil wie im inneren Emitterbereich aufrechtzuerhalten,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung, teilweise in Längsschnitt, eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Thyristors,

Fig. 9 den Verlauf des Fremdstoff-Konzentrationsprofils des in Fig. 8 gezeigten Thyristors, und

Fig. 10 bis 12 Teilschnitte weiterer Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Thyristors,

In den Figuren sind einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist eine Thyristorstruktur nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei lediglich zur beispielsweisen Erläuterung ein Mitten-Steueranschluß vorgesehen ist.

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Ein in Fig. 3 gezeigter Halbleiterkörper 1 hat zwei Hauptflächen 11 und 12 sowie Schichten abwechselnd unterschiedlichen Leitungstyps eines p-Emitterbereiches p™, eines n-Basisbereiches n_ß, eines p-Basisbereiches p„ und eines η-Emitterbereiches n_E> die zwischen die Hauptflächen 11 und 12 geschichtet sind, um zwischen benachbarten Schichten pn-Übergänge J^₃ Jp und J^ zu bilden. Eine Anodenelektrode 2 aus einer Wolframunterlage mit einem Aluminium abstreifenden oder abgebenden Material, eine Kathodenelektrode 3 aus einem Aluminiumfilm und eine Steuerelektrode 4 bilden einen ohmschen Kontakt eines geringen Widerstandes mit der einen Hauptfläche

11 bzw. der n_E~Schicht auf der Seite der anderen Hauptfläche

12 bzw. der p_B-Schicht in der Mitte auf der Seite der anderen Hauptfläche 12. Die Pg-Schicht greift teilweise durch die ng-Schicht hindurch, um sich bis zur anderen Hauptfläche 12 zu erstrecken und dort freizuliegen, so daß die Oberfläche der Po-Schicht■teilweise ohmsche Kontaktverbindungen eines geringen Widerstandes mit der Kathodenelektrode 3 bildet, was den Übergang J, zur Kathodenelektrode 3 kurzschließt oder nebenschließt. Der dargestellte Thyristor hat ein Fremdstoffkonzentrat ionsprofil in Schichtrichtung mit dem in Fig. k gezeigten Verlauf bezüglich der Bereiche im Halbleiterkörper. Die p-Basis-

15 schicht p_B hat eine Fremdstoffkonzentration von 3 - 5 * 10 Atomen/cm in der Nähe des Überganges J-, ₃ eine Dicke von 90 110 ,um und einen Schichtwiderstand von 600 - 1000 Jl/Π unter dem übergang J-,.

Dieser Thyristor wird durch die folgenden Verfahrensschritte hergestellt. Eine n-Silizium-Einkristall-Scheibe eines spezifischen Widerstandes von 200 - 300 Acm, eines Durchmessers von 85 - 110 mm und einer Dicke von ca. 1 mm dient als Ausgangsmaterial. Aluminium wird aus beiden Oberflächen des Ausgangsmaterials diffundiert, um die p-Basis-

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schicht P₃ und die p-Emitterschicht p„ zu bilden. Insbesondere wird die Materialscheibe zusammen mit einer Aluminium-Diffusionsquelle in ein vakuumdicht abgeschlossenes Quarzrohr gebracht und einer Diffusionsbehandlung bei ca. 1000 ⁰C für einige Stunden unterworfen, um in der Siliziumoberfläche eine dünne Aluminium-Diffusionsschicht mit einer Dicke von einigen

20 /Um und einer hohen Konzentration in der Größenordnung von 10 Atomen/cnr zu bilden. Danach wird die Scheibe aus dem Quarzrohr entfernt und in einer Sauerstoffatmosphäre bei 1250 ⁰C für 50 - 70 Stunden erwärmt, um die Aluminium-Diffusionsschicht in eine Tiefe von ca. 150 ,um hineinzutreiben. Der letzte Verfahrensschritt wird als "Nachdiffusion" oder "Tiefdotierung" bezeichnet. Auf diese Weise wird Aluminium durch ein Zweistufen-Diffusionsverfahren vertieft. Sodann wird ein Oberflächenteil der Aluminium-Diffusionsschicht bis zu einer Tiefe von ca. 40 /Um abgeätzt, was weiter unten anhand von Fig. 5 näher erläutert wird. Dieses Ätzen erfolgt, um die geringe Reproduzierbarkeit des Profiles zu verhindern, da das nahe der Oberfläche vorliegende Aluminium nach außen während der Eindiffusion ausdiffundiert, um die Konzentration in der Nähe der Oberfläche nach Abschluß der Diffusion zu verringern. Die Entfernung des Oberflächenteiles erfolgt vorzugsweise durch chemisches Ätzen, da die Dicke der Schicht gleichmäßig entlang geometrischer Unregelmäßigkeiten der Scheibe durch chemisches Ätzen im Gegensatz zum Läppen bzw. Polieren einstellbar ist, so daß die Gleichmäßigkeit der Diffusionstiefe nach dem Abtrag leicht erhalten werden kann. Auf diese Weise wird die Dicke der diffundierten Scheibe durch Abätzen von deren Oberfläche eingestellt, bis die diffundierte Schicht einen Schichtwiderstand von 500 - 600 J(VD annimmt. Um diesen Schritt wird der Gradient der Fremdstoffkonzentration möglichst klein gemacht. Unter dieser Bedingung beträgt, wie aus dem Aluminium-Fremdstoff-Konzentrationsprofil der Fig. 5 folgt, die effektive Diffusionstiefe

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des Aluminiums 90 - 110 ,um von der durch Abätzen freiliegenden Scheibenoberfläche, was die p_B-Schicht bildet. Zur Messung des Schichtwiderstandes auf der diffundierten Schichtoberfläche kann ein herkömmliches Schichtwiderstand-Meßverfahren verwendet werden, wie z. B. das Drei-Proben- oder -Spitzenverfahren.

Wie aus dem in Fig. 5 in Einzelheiten gezeigten Fremdstoff-Konzentrationsprofil der Aluminium-Diffusionsscheibe folgt, hat in der Nähe der von der Schicht geringer Konzentration befreiten Oberfläche die Aluminium-Fremdstoff-Konzentrationsverteilung einen Höchstwert von 3- 5 · 10 Atomen/cm. D. h., in der Nähe der Silizium-Scheibenoberfläche hat nach dem chemischen Ätzen die Aluminium-Konzentrationsverteilung einen Höchstwert. Der Schichtwiderstand um die Oberfläche wird gemessen, um auf 600 - 100 JVp festgelegt zu werden. Sodann wird die durch Abätzen freigelegte Oberfläche mit einem Oxidfilm, wie z„ B. mit einem SiOp-FiIm, maskiert, und Phosphor wird in die Scheibe durch in einem gewünschten Muster in der Oxidfilm-Maske gebildete Fenster diffundiert. Die Phosphordiffusion dauert für einige Stunden bei 1100 ⁰C fort, um die n^-Schicht mit einer Tiefe von ca. 10 - 20 /um und einer Fremd-

21 ^ Stoffkonzentration in der Größenordnung von 10 Atomen/cnr zu bilden. Zur Herstellung des n„-Bereiches kann anstelle der Phosphordiffusion durch die SiOp-Filmmaske ein anderes Verfahren verwendet werden, bei dem eine Phosphor-Diffusionsschicht von ca. 10 #um Dicke über der gesamten Scheibenfläche gebildet und dann lokal oder selektiv durch chemisches Ätzen durch eine selektive Maske auf der Schicht entfernt wird. Die so vorbereitete diffundierte Scheibe wird in eine gewünschte Konfiguration gebracht und mit der Anoden-, der Kathoden- und der Steuerelektrode durch Metallisieren von Aluminium versehen, um einen ohmschen Kontakt zur Halbleiterschicht herzustellen.

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Die Anodenelektrode wird dann mit dem Wolframmaterial durch herkömmliches Verbinden versehen, um den Thyristor fertigzustellen.

Dieser Thyristor, der mit der p-Basisschicht p_R mit ei-

ner geringen Konzentration von höchstens 8 · 10 ^D Atomen/cnr

und einer großen Dicke von ca. 100 ,um versehen ist, hat die folgenden Vorteile:

(a) Die geringe Fremdstoffkonzentration der p-Basisschicht gewährleistet einen hohen Injektionswirkungsgrad des n-EmitterÜberganges J, und verlängert die Lebensdauer der p-Basisschicht, was gewährleistet, daß die Durchlaßspannung verringerbar ist.

(b) Der sanft verlaufende Konzentrationsgradient in der Nähe des Überganges J₂ der p-Basisschicht erleichtert die Verringerung des elektrischen Oberflächenfeldes am Rand des Überganges, wodurch die hohe Durchschlagsspannung erzielt wird. D. h., die Wirkung einer Schrägkanten- oder Kegelstruktur kann herausgestellt werden.

(c) Der Schichtwiderstand der p-Basisschicht kann leicht in der Scheibe gleichmäßig gestaltet werden, was die Verwirklichung eines Starkstromthyristors ermöglicht.

(d) Im p-Basisbereich ist der Schichtwiderstand hoch ausgelegt. Entsprechend kann das Kurzschließen oder Nebenschließen des n-Emitterüberganges bei einer hohen Dichte eingerichtet werden, um die Ausschalt-Kennlinie zu verbessern.

Es hat sich durch Versuche gezeigt, daß 8 · 10 ^ - 1 · 10 ^ Atome/cm für die ρ-Fremdstoffkonzentration in der Nähe des

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Überganges J, und ein Schichtwiderstand von 500 - 1500 i der p-Basisschicht unter dem übergang J, erforderlich sind, um die obigen Vorteile zu erzielen» Wenn die Fremdstoffkonzentration in der Nähe des Überganges J-, den Wert von δ · 10 ^J Atomen/cm überschreitet₉ verschwindet einerseits die ausreichend lange Lebensdauer der Elektroden in der p-Basisschieht₃ selbst wenn die hohe Leitung fortdauert, und der geringe Injektionswirkungsgrad erhöht andererseits die Durchlaßspannung. Wenn die Fremdstoffkonzentration kleiner als

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1 · 10 ^J Atome/cm^J ist, kann der beabsichtigte Schichtwiderstand durch Diffusion einer für die Praxis geeigneten Zeit von z. B. 100 Stunden nicht erreicht werden. Wenn der Schichtwiderstand der p-Basisschicht den Wert von 1500 -il/P überschreitet, wird die Steuer-Zündempfindlichkeit des Thyristors zu groß, und es tritt leicht ein fehlerhaftes Zünden aufgrund der kritischen Anstiegsgeschwindigkeit der Sperrspannung dV/ dt auf. Lediglich der Nebenschluß des Überganges J-, kompensiert die Steuer-Zündempfindlichkeit und das dV/dt-Aushaitevermögen zu keinem Einfluß. Wenn der Schichtwiderstand kleiner als 500 Sl/O ist, muß die p-Basisschicht eine extrem weite Fläche aufweisen. Die Dicke der Zwischenschicht mit einer relativ kurzen Lebensdauer wird auch vergrößert, und entsprechend wird die Durchlaßkennlinie des Thyristors stark beeinträchtigt. Zusätzlich ist zur Herstellung des Thyristors mit diesem Aufbau eine extrem tiefe Diffusion des ρ-Fremdstoffes erforderlich, und wenn das Zweistufen-Diffusionsverfahren mit "Nachdiffusion" verwendet wird., bewirkt die Ausdiffusion, daß die Konzentration in der Nähe der Scheibenoberfläche stark verringert wird, und der Teil der verringerten Konzentration, d. h., der Teil, der durch Abätzen entfernt wird, wird vertieft, was eventuell zu einer Beeinträchtigung der Gleichmäßigkeit der Fremdstoffkonzentration und des lateralen Schichtwiderstandes der p-Basisschicht führen kann. Insbesondere neigt der Schichtwiderstand

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UZLZU₃ unregelmäßig zu werden« Vorzugsweise betragen die Fremd= 3*»offi:orizentration und der Schichtwiderstand der p-Basisschicht 3 - 5 · iO ^ Atome/cnr bzti. β00 - 1000 Jl/p _s wie dies oben anhand des Ausführungsbeispieles erläutert wurde» Für diese Werte= bereiche hat die p-Basissehicht p„ eine Dicke zwischen 90 und 110 /U27I.

Der erfindungsgemäß mit einer Basisschicht geringer Konzentration und großer Dicke ausgestattete Thyristor hat die folgenden weiteren Vorteile, Im erfindungsgemäßen Thyristor ist der Gradient der Fremdstoffkonzentration in der Nähe des mittleren Überganges J₂ notwendig möglichst klein. Dies verringert den Injektionswirkungsgrad der Löcher-Ladungsträger von der p-Basisschicht zur n-Basisschicht durch den mittleren Übergang. Damit unterliegen im rückwärtssperrenden Zustand, in dem der Übergang J₁ rückwärts vorgespannt ist, diffundierte Löcherkomponenten von der p-Basisschicht geringer Konzentration, die die freie Schicht im übergang Jp erreichen, einer Abnahme, wodurch stark der Leckstrom bei hohen Temperaturen verringert wird. Weiterhin werden bei gewöhnlichen Thyristoren die p-Emitterschicht p„ und die p-Basisschicht p_ß gleichzeitig durch p-Fremdstoffdiffusion hergestellt, die zur Erzeugung einer p-Basisschicht geeignet ist, so daß die p-Emitterschicht Pp im wesentlichen die gleiche Dicke wie die p-Basisschicht P_B aufweist und der Fremdstoff-Konzentrationsgradient in der Nähe des Überganges J^ im wesentlichen gleich ist dem Fremdstoff-Konzentrationsgradient in der Nähe des Überganges J₂-Entsprechend kann die oben erläuterte Verringerung des Leckstromes bei hohen Temperature« aufgrund des geringen Konzentrationsgradienten in der Nähe des Überganges für das Vorwärts- und das Rückwärts-Sperren des Thyristors erwartet werden.

Die Erfinder haben einen Thyristor ermöglicht, bei dem ein Ausgleich zwischen dem dV/dt-Aushaltevermögen, dem Schalt-

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leistungs-Aushaitevermögen und der Zünd-Steuerempfindlichkeit am Steuerteil aufrechterhalten wird und der gleichzeitig alle geforderten Eigenschaften der Schaltkennlinien erfüllt.

Die p-Basisschicht geringer Konzentration ist im allgemeinen für deren sehr hohen Schichtwiderstand verantwortlich und bringt daher Nachteile (vgl. oben) bei der Verwirklichung einer mäßigen Steuerempfindlichkeit, die zur Erzielung eines hohen dV/dt-Aushaltevermögens und zum Verhindern des fehlerhaften Zündens erforderlich ist. Während das dV/dt-Aushaltevermögen so hoch als möglich am übergang J, gemacht werden kann, indem die streuenden oder verteilten Übergangsnebenschlüsse auf eine hohe Dichte eingestellt werden, kann die herkömmliche Methode des Emitter-Nebenschließens allein keine Lösung für das im Zusammenhang mit dem Steuerteil auftretende Problem sein. Insbesondere bildet am Steuerteil im allgemeinen die Steuerelektrode zum Führen des Steuersignales einen ohmschen Kontakt zur Oberfläche der p-Basisschicht, und der Rand der n-Emitterschicht liegt der Steuerelektrode gegenüber. Entsprechend hat die p-Basisschicht einen Teil einer bestimmten Breite, die um die Steuerelektrode freiliegt, und es ist erforderlich, einen Verschiebungsstrom zu überbrücken, der im mittleren übergang nahe des freiliegenden Teiles erzeugt wird, wobei dieser Verschiebungsstrom sonst den übergang 3 aufbauen würde. Der hohe Schichtwiderstand der p-Basisschicht macht es schwierig, die Umgehung oder überbrückung aufzubauen, was zu dem Nachteil führt, daß das dV/dt-Aushaltevermögen am Steuerteil im Vergleich zu den übrigen Teilen stark herabgesetzt ist.

Dieses Problem wird anhand der Fig. 6 näher erläutert. Ein dort gezeigter Thyristor hat eine Steuerelektrode 16 in ohmschem Kontakt mit dem mittleren Teil des freiliegenden Teiles einer p-Basisschicht p« mit einer Breite von 2a, einen

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Kurzschluß- oder Nebenschluß-Verbindungskanal 13 im übergang J, entlang der Steuerelektrode 16 und in einem Abstand b vom Rand des freiliegenden Teiles sowie Nebenschluß-Ausnehmungen 14, 17 mit jeweils einem Durchmesser d₅ die außerhalb des Verbindungskanales 13 in einem regelmäßigen Matrixmuster mit einem Gitterabstand c angeordnet sind. Um mit diesem Thyristor im Steuerteil eine Umgehung oder Überbrückung aufzubauen, die die gleiche Fähigkeit wie die im regelmäßigen Matrixmuster in der n-Emitterschicht gebildeten Nebenschlüsse hat, müssen die Breite 2a des freiliegenden Teiles der ρ-Basisschicht um die Steuerelektrode und die Breite b des Emitterüberganges gegenüber der Steuerelektrode die folgende Beziehung erfüllen:

b²	+	2ab -	^2Ko	C	VII	O	d²	-A)
		C² _fn	d		+ -	4c²
	4

Fig. 7 zeigt graphisch diese Beziehung für c = 0,5 mm und d = 0,2 mm.

Eine schraffierte Fläche erfüllt die geforderte Beziehung. Wie aus diesem Beispiel folgt, werden die erlaubten Werte von b mit einem über eine bestimmte Grenze ansteigenden Wert von a schnell klein. Im allgemeinen muß die Steuerelektrode eine ausreichende Breite aufweisen, um darauf einen Steuerdraht anbringen zu können, was vorzugsweise ca. 1 mm ist. Wenn die für die Steuerelektrode vorgesehene Breite a erweitert wird, verringert sich entsprechend die dem dV/dt-Aushaltevermögen genügende Breite b der n-Emitterschicht und fällt unter 0,15 mm ab.

Mit der schmalen Breite b der n-Emitterschicht wird der Widerstand gegenüber der Schaltleistung in der Anfangsphase des Einschaltens durch das Steuersignal stark herabgesetzt, und der Thyristor bricht leicht durch. Auch ist die Gleichmäßigkeit des Einschaltens entlang der Steuerelektrode gestört_s was einen Schaltdurchbruch begünstigt.

Entsprechend werden Maßnahmen zur Verhinderung der Verschlechterung der Schalteigenschaften am Steuerteil im Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Fig, 8-12 näher erläutert.

Ein in Fig. 8 gezeigter Halbleiterkörper 1 hat Hauptflächen 11 und 12 sowie eine P_E~, ⁿn~j P_B~und ng-Schicht, die mit abwechselnd unterschiedlichem Leitungstyp zwischen die Hauptflächen geschichtet sind, um zwischen benachbarten Schichten pn-übergänge J^, J₂ und J-, zu bilden.

Eine Anodenelektrode 2 in der Form einer WoIframunterlage, eine Kathodenelektrode 3 aus einem Aluminium-Metallfilm und eine Steuerelektrode 4 aus einem Aluminium-Metallfilm bilden einen ohmschen Kontakt mit der Hauptfläche 11 auf der Seite der p_E~Schicht bzw. mit der anderen Hauptfläche auf der Seite der n_E-Schicht bzw. mit dem mittleren Teil der anderen Hauptfläche 12. Die p^-Schicht greift teilweise durch öffnungen 5 in der n_E~Schicht hindurch, um sich nach oben zur anderen Hauptfläche 12 zu erstrecken und dort freizuliegen, so daß die Oberfläche der p„-Schicht teilweise ohmsche Kontaktverbindungen eines geringen Widerstandes mit der Kathodenelektrode 3 bildet, die den übergang J, zur Kathodenelektrode kurzschließen. Entlang des Außenrandes der n_E~Schicht gegenüber zur Steuerelektrode besteht ein Nebenschlußkanal 7.

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Weiterhin ist eine p-Diffusionsschicht 8 einer relativ hohen Konzentration vorgesehen und erstreckt sich durch die die Steuerelektrode h umgebende n^-Schicht 6 sum Nebenschlußkanal 7 nahe der Steuerelektrode h. In der n^-Schicht verteilte

te Nebenschlußöffnungen 5 haben jeweils einen Durchmesser von 0,2 mm und sind voneinander um O₂5 mm beabstandet. Der freilie= gende Teil der p_R-Schicht um die Steuerelektrode hat einen Durchmesser von ca. 5 mm, und die entlang des freiliegenden Teiles gebildete n_E~Schicht 6 hat eine Breite von 1,0 mm.

Dieser Thyristor wird durch die folgenden Verfahrensschritte hergestellt. Eine n-Silizium-Einkristall-Scheibe eines spezifischen Widerstandes von 200 - 300 ilcm, einer Dicke von ca. 1 mm und eines Durchmessers von 85 - 110 mm wird als Ausgangsmaterial verwendet. Die Siliziumscheibe wird zusammen mit einer Aluminium-Diffusionsquelle in ein mit Argongas gefülltes Quarzrohr gebracht und für 50 - 70 Stunden auf 1250 ⁰C erwärmt, um auf jeder Oberfläche der Scheibe eine p-Diffusionsschicht mit einer Oberflächenkon-

l6 "5 zentration von ca. 1 · 10 Atomen/cm und einer Tiefe von 100 - 120 /um herzustellen. Die Oberfläche der einen Diffusionsschicht wird gleichmäßig durch chemisches Ätzen bis zu einer Tiefe von 10 - 20 ,um abgeätzt, und die Dicke der p-Basisschicht wird so eingestellt, daß die p-Basisschicht einen Schichtwiderstand von ca. 6OO il/Π hat. Danach wird Bor selektiv in die p_ß-Schicht durch ein mittleres Fenster in einer SiOp-Film-Maske zum Maskieren des Steuerbereiches und des umgebenden Bereiches 8 diffundiert, um den Bereich 8 mit einer Oberflächenkonzentration von 5 · 10 ' Atomen/cm , einer Tiefe von 30 - 40 /Um und einem Schichtwiderstand von 100 200 -fi/Q in der mit Bor diffundierten Scheibenoberfläche zu erzeugen. Danach wird durch einen selektiven Diffusionsprozeß mittels der gleichen SiO₂-Film-Maske Phosphor diffundiert. Ei-

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ne Diffusion aus einer POCl,-Diffusionsquelle folgt bei 1100 ⁰C für einige Stünden, um den n-Emitterbereich 6 mit einer Tiefe von ca. 10 - 20 ,um herzustellen. Die so vorbereitete diffundierte Scheibe wird in eine gewünschte Konfiguration gebracht und mit der Anoden-, der Kathoden- und der Steuerelektrode versehen, um einen Thyristor fertigzustellen.

Fig. 9 zeigt ein Fremdstoff-Konzentrationsprofil in

Längsrichtung. Die p-Basisschicht p_R hat eine Fremdstoff-

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konzentration von 3 - 5 ' 10 Atomen/cnr in der Nähe des Überganges J₇,, eine Dicke von 90 - 110 ,um und einen Schichtwiderstand von 500 - 1000 Χ1/Π unter dem Übergang. Der Bereich 8, der lokal einen geringen Schichtwiderstand aufweist, wie dies durch eine Striehlinie 10 angedeutet ist, hat eine

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Oberfläehenkonzentration von weniger als 5 · 10 Atomen/cnr und einen Schichtwiderstand von 100 - 200 SL/Q .

Dieses Ausführungsbexspiel zeigt (a) die p-Basisschicht mit einem sehr hohen Schichtwiderstand von 500 - 1000 JV □ unter der n„-Schicht und (b) einen verringerten Schichtwiderstand von 100 - 200 Sl/Π in der Nähe der Steuerelektrode. Weiterhin können mit diesem Ausführungsbeispiel ein dV/dt-Aushaltevermögen von 1500 V/,us oder mehr und ein nichtzündender Steuerstrom von nicht weniger als 15 mA erhalten werden.

Da die p-Basisschicht so ausgelegt ist, daß sie einen kleinen Schichtwiderstand unter der die Steuerelektrode umgebenden n_E-Schicht 6 und in der Ausdehnung zum Nebenschluß 7 nahe der Steuerelektrode aufweist, ist es möglich, ausreichend die Breite des für die Steuerelektrode geräumten freiliegenden Teiles der p_B-Schicht und die Breite der n_E~Schicht 6 zu verlängern, ohne das dV/dt-Aushaltevermögen herabzusetzen.

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Zusätzlich hat der Hauptteil der p-Basisschicht eine reichend geringe Fremdstoffkonzentration von 5 - 8 · 10 Atomen/cnr unter der n_E~Schicht. Weiterhin hat das Fremdstoff-Konzentrationsprofil der p-Basisschicht mit der kleinen Konzentration sowie einer tiefen Tiefe von 100 ,um einen sich langsam ändernden Gradienten in der Nähe des Überganges J-,. In dem Bereich, in dem die p-Basisschicht den Schichtwiderstand in der Größenordnung von 500 - 1000 -Ω./Ο aufweist, ist die Bedingung für den sanft verlaufenden oder flachen Gradienten einfach zu erfüllen. Wie oben erläutert wurde, erfüllt dieses Ausführungsbeispiel die Forderungen einer geringen Konzentration und einer großen Dicke der p-Basisschicht und behält vollständig den Vorteil dieser p-Basisschicht bei der Verwirklichung des Hochspannungs- und Starkstrom-Thyristors.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 10 erläutert, in der einander entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den übrigen Figuren versehen sind.

Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß eine p„-Schicht in der Nähe der Steuerelektrode dicker als in ihrem hauptsächlichen, ausgedehnten Teil ist, und es unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der Fig. 8 dadurch, daß ein Nebenschluß und ein freiliegender Teil der Pg-Schicht unter (tiefer) einer n_E~Schicht-Oberflache vorgesehen sind. Dieser Thyristor wird durch die unten beschriebenen Verfahrenssehritte hergestellt. Das gleiche Silizium-Ausgangsmaterial wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wird einer Aluminium-Tiefdiffusion bis zu einer Tiefe von mehr als 100 ,um ausgesetzt und dann von einer Oberfläche mit einer diffundierten Schicht durch teilweises Ätzen so geätzt, daß in einem Bereich T eine tiefere Ätzung als im ande-

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ren Steuerbereich G erfolgt, um die pg-Schicht im Bereich T mit einem Schichtwiderstand von 500 - 600 XI/Q zu erzeugen. Im Bereich G ist die eine Oberfläche um eine Ätztiefe von ca. 20 ,um weniger geätzt als im Bereich T, um die Pg-Schicht im Bereich G mit einem Schichtwiderstand von 200 - 300 Sl/Q zu versehen.

Sodann wird POCl, von beiden Oberflächen diffundiert, um darauf η-Schichten mit einer Dicke von ca. 10 ,um zu bilden. Die η-Schicht auf der Seite der Anode wird vollständig entfernt, und die η-Schicht auf der Seite der Kathode wird teilweise entfernt. Danach werden die Kathoden-, die Anoden- und die Steuerelektrode gebildet, um eine Unteranordnung fertigzustellen. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die p-Basisschicht auch den kleinen Schichtwiderstand in der Nähe der Steuerelektrode, so daß wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen die Breite des freiliegenden Teiles der p-Basisschicht im Steuerbereich G und die Breite der den freiliegenden Teil umgebenden n_E-Schicht in einem für praktische Zwecke ausreichenden Maß erweitert werden können, ohne das dV/dt-Aushaltevermögen und eine große Steuerempfindlichkeit zu beeinträchtigen. Dieses Ausführungsbeispiel ist gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 insoweit vorteilhaft, als die Bildung des Bereiches mit kleinem Schichtwiderstand in der Nähe der Steuerelektrode von der zusätzlichen Teildiffusion eines p-Fremdstoffes entbindet.

Fig. 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das für einen Thyristor der sogenannten Verstärker-Steuerstruktur vorteilhaft ist. Hierzu ist die p-Basisschicht so ausgelegt, daß sie einen kleineren Schichtwiderstand in einem Hilfsthyristorbereich A als im übrigen Bereich M aufweist. Da bei diesem Ausführungsbeispiel eine Hilfssteuerelektrode 9 nicht direkt mit der Kathodenelektrode 3 verbunden ist, muß der zur Elektrode 9 konvergierte Verschiebungsstrom durch

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eine geeignete Einrichtung absichtlich überbrückt werden.

Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verstärker-Steuer-Thyristors nach der Erfindung, das das ungelöste Problem des Ausführungsbeispiels der Fig. 11 berücksichtigt. Zur Anpassungsfähigkeit an allgemeine Anwendungen ist das Ausführungsbeispiel der Fig. 12 als Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 8 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß eine p-Basisschicht einen durch Bor-Diffusion hergestellten Bereich 8 mit kleinem Schichtwiderstand aufweist, der nicht nur auf dem Hilfsthyristorteil liegt, sondern sich auch radial zum Hauptthyristorteil entlang einer Hilfssteuerelektrode 9 erstreckt. Damit ist dieses Ausführungsbeispiel in den folgenden Punkten vorteilhaft: Die Breite der Hilfssteuerelektrode kann für praktische Zwecke ausreichend erweitert (ca. 0,6 mm) werden, ohne das dV/dt-Aushaltevermögen zu verschlechtern; weiterhin kann der im gesamten Bereich des Hilfsthyristorteiles erzeugte Verschiebungsstrom überbrückt werden, womit durch den Steuerteil das dV/dt-Aushaltevermögen erhöht wird.

Wie oben erläutert wurde, gewährleistet die Erfindung, daß selbst mit der p-Basisschicht, durch die der Hauptstrom fließt und die einen ausreichend hohen Schichtwiderstand von 500 - 1000 SL/n aufweist, das hohe dV/dt-Aushaltevermögen durch die Thyristorstruktur aufrechterhalten werden kann, ohne eine Verringerung im dV/dt-Aushaltevermögen am Steuerteil und eine zu große Steuer-Zündempfindlichkeit zu bewirken, wodurch ein Hochspannungs- und Starkstrom-Thyristor mit einer ρ-Basis geringer Konzentration verwirklicht wird.

Obwohl sich die obigen Ausführungsbeispiele auf Strukturen mit einem mittleren Steueranschluß beziehen, ist die Erfindung selbstverständlich hierauf nicht beschränkt, son-

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dern ζ. B. auch auf eine Ring-Steuerstruktur und auf eine Winkel-Steuerstruktur anwendbar (vgl. hierzu "Large Area Thyristor for HVDC Converter", IEEE, 1977, IEDM Technical Digest, Seiten 26 - 29).

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Claims

Ansprüche

einem Halbleiterkörper mit zwei einander gegenüber angeordneten Hauptflächen und vier aneinandergrenzenden Schichten abwechselnd unterschiedlichen Leitungstyps von pnpn-Struktur, die zwischen den Hauptflächen geschichtet sind, um zwischen benachbarten Schichten pn-übergänge zu bilden,

zwei Hauptelektroden, die jeweils einen ohmschen Kontakt mit jeder Außenschicht auf jeder Hauptfläche bilden, und

einer Einrichtung zum Anlegen eines Ansteuersignales, um den sperrenden Zustand des Thyristors in den leitenden Zustand zwischen den Hauptelektroden zu schalten,

dadurch gekennzeichnet,

daß eine erste Schicht (p_ß) von zwei Zwischenschichten (p_D, n_n) unter den vier Schichten (n„, p_n, η_η, P₁₇) mit einer höheren Fremdstoffkonzentration als die zweite Zwischenschicht (n_D) eine Fremdstoffkonzentration von nicht mehr als 8 · 10 Atomen/cnr bei einer Zwischenflächenschicht in der Nähe einer ersten Außenschicht (n_E) aufweist, und

daß die erste Zwischenschicht (p_ß) einen Schichtwiderstand von 500 - 1500 -il/D in einem Bereich hat, der zwischen der zweiten Außenschicht (p„) und der zweiten Zwischenschicht (n_ß) liegt.

8l-(A 3306-02)-KoE

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2. Thyristor nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Zwischenschicht (p_ß) eine Fremdstoffkonzentration von 3 - 5 * 10 " Atomen/cm , eine Dicke von 90 110 ,um und einen Schichtwiderstand von 600 - 1000 JI/D unter der Zwischenflachenschicht aufweist.

3. Thyristor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Außenschicht (n_E) einen zum Leitungstyp der ersten Zwischenschicht (Pn) entgegengesetzten Leitungstyp und eine Dicke von ca. 10 ,um aufweist.

4. Thyristor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Zwischenschicht (p_R) eine Fremdstoffkönnt- £5

zentration von 1-8-10 Atomen/cm-^ bei einer Zwischenfläche in der Nähe der ersten Außenschicht (n„) aufweist.

5. Thyristor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die zweite Außenschicht (p_E) im wesentlichen die gleiche Fremdstoffkonzentration wie die erste Zwischenschicht (p_B) und im wesentlichen die gleiche Dicke wie die erste Zwischenschicht (p_ß) aufweist.

6. Starkstrom-Thyristor mit großem Durchmesser aus einem Halbleiterkörper,

gekennzeichnet durch

einen Basisbereich (p_R) mit einer Fremdstoffkonzentration nicht größer als 8 · 10 ■* Atomen/cnr an einer an einen Kathoden-Emitterbereich (n_E) angrenzenden Zwischenfläche ₃

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einen Steuerteil, der an eine Hauptfläche (12) des Halbleiterkörpers angrenzt , und

einen Leitungsteil, der an den Kathoden-Emitterbereich (n„) angrenzt,

wobei der Basisbereich einen Schichtwiderstand von 500 1500 Λ/ρ und eine Dicke von 90 - 110 ,um hat,

so daß eine Ungleichmäßigkeit des Thyristorbetriebs aufgrund einer geometrischen Ungleichmäßigkeit im Halbleiterkörper verringerbar ist.

Thyristor, mit

einem Halbleiterkörper mit zwei einander gegenüber angeordneten Hauptflächen und vier aneinandergrenzenden Schichten abwechselnd unterschiedlichen Leitungstyps von pnpn-Struktur, die zwischen den Hauptflächen geschichtet sind, um zwischen benachbarten Schichten pn-übergänge zu bilden,

zwei Hauptelektroden, die jeweils einen ohmschen Kontakt geringen spezifischen Widerstandes mit jeder Außenschicht bilden, und

einer Steuerelektrode in Kontakt mit einem Teil einer der Zwischenschichten im Halbleiterkörper,

wobei der Teil an einer der Hauptflächen freiliegt, an der eine der Außenschichten, die an die eine Zwischenschicht angrenzt, freiliegt,

dadurch gekennzeichnet,

daß die eine Zwischenschicht (p_ß) einen Schichtwiderstand von mehr als 500 Sl/Q in einem Bereich zwischen der einen Außenschicht (n„) und der anderen Zwischenschicht (n„) und einen kleineren Schichtwiderstand in der Umgebung der Steuerelektrode (4) als im anderen Teil der einen Zwischenschicht (p_B> aufweist,

wobei die Umgebung eine Lage überdeckt, die an einen Rand der einen Außenschicht (n„) gegenüber zur Steuerelektro-

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de (4) angrenzt.

8. Thyristor nach Anspruch 7₃ dadurch gekennzeichnet,

daß die eine Zwischenschicht (p_ß) eine höhere Fremdstoffkonzentration in der Nähe der Steuerelektrode (H) als im übrigen Teil aufweist.

9. Thyristor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die eine Zwischenschicht (p_ß) eine größere Dicke in einer Richtung der geschichteten Schichten (n^., Pg, ng, ρ™) in der Nähe der Steuerelektrode (¹O als im übrigen Teil aufweist.

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