DE2909795A1

DE2909795A1 - Halbleiter-schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE2909795A1
Application number: DE19792909795
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Kamei; Kenji Miyata; Masahiro Okamura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-03-14
Filing date: 1979-03-13
Publication date: 1979-09-20
Also published as: JPS5936832B2; JPS54121074A; DE2909795C2; US4258377A

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf Halbleiter-Sehaltvorrichtungen, insbesondere solche, bei denen sich ein hoher dv/dt-Wert erzielen läßt.

Wenn Halbleiter-Schaltvorrichtungen in Form integrierter Schaltkreise hergestellt werden sollen, ist es bis jetzt üblich, mehrere seitliche Thyristoren, z.B. solche der in Fig. 1 gezeigten Art, innerhalb zugehöriger Inseln auszubilden, die gegeneinander durch einen pn-übergang oder eine dielektrische Isolationsschicht isoliert sind, wobei Drahtleitungen zu den Elektroden der seitlichen Thyristoren so angeordnet werden, daß man die gewünschten Eigenschaften erhält. Die zugehörigen Schaltkreise werden in dem gleichen Halbleitersubstrat ausgebildet. In Figv 1 bezeichnen die Bezugszahlen 1, 2 und 3 eine Anode bzw. eine Kathode bzw. eine Steuer- oder Gatterelektrode; ferner gehören zu der Anordnung ein Kathodenbereich 4, ein Gatterbereich 5, ein Anodenbereich 6 und ein Halbleitersubstrat 7. Bei dem seitlichen Thyristor nach Fig. 1 ergeben sich ebenso wie bei anderen bekannten Thyristoren die nachstehend genannten Nachteile. Wird eine positive Spannung an die Anode angelegt, während eine negative Spannung an die Kathode angelegt wird, geht der Thyristor in einen Blockierungs- oder Nichtleitungszustand über, wenn die Gatterelektrode geschlossen ist. Wird dagegen eine Spannung Va, die in Abhängigkeit von der Zeit zunimmt, d.h. eine Spannung mit einem positiven Wert von dv_a/dt, an die Anode 1 angelegt, wird ein Verschiebungsstrom erzeugt, der von der Anode 1 zu der Kathode 2 fließt. Dieser Verschiebungsstrom wirkt dann als Gattertriggerstrom, um den Thyristor auf unerwünschte Weise in den leitfähigen Zustand zu bringen. Diese Erscheinung führt zu einem erheblichen Problem, insbesondere in Anwendungsfällen, bei denen der Thyristor bei einer Schaltung verwendet wird, bei welcher verschiedene Rauschsignale auftreten, und/oder die mit einer

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hohen Schaltfrequenz betrieben wird_f so daß sich die Zuverlässigkeit des Thyristors verringert und sich eine Begrenzung der erwünschten hohen Arbeitsgeschwindigkeit ergibt. Zur Steigerung des dv/dt-Wertes ist es bis jetzt üblich, einen äußeren Widerstand zwischen der Gatterelektrode 3 und der Kathode 2 anzuschließen oder eine Einrichtung zu verwenden, die es ermöglicht, einen inneren Kurzschluß zwischen dem Kathodenbereich 4 und dem Gatterbereich 5 herzustellen, um hierdurch zu verhindern, daß der Verschiebungsstrom als Gattertriggerstrom zu dem Kathodenbereich fließt. Bei der Anwendung dieser Maßnahmen entsteht jedoch ein Nebenschluß-Stromleitungsweg für den Gatterstrom, der zu dem Kathodenbereich 4 fließt, so daß ein neuer Nachteil auftritt, der darin besteht, daß der Eigentriggerstrom verstärkt wird. Dieser verstärkte Triggerstrom erweist sich natürlich insbesondere bei einer Schaltung als nachteilig, bei der mehrere Schaltvorrichtungen verwendet werden, denn die Summe der Gatterströme nimmt dann einen Wert von erheblicher Größe an. Um den dv/dt-Wert zu erhöhen und gleichzeitig den Triggerstrom abzuschwächen, könnte man zusätzlich einen Hilfsschaltkreis verwenden, bei dem zwischen dem Gatter und dem Kathodenbereich ein Transistor liegt, was jedoch bedeutet, daß sich eine Verschlechterung des Integrationsgrades der Schaltungselemente ergibt, daß sich der Flächeninhalt des Chips entsprechend vergrößert, und daß sich höhere Herstellungskosten ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiter-Schaltvorrichtung zu schaffen, bei der die Nachteile der bis jetzt bekannten Schaltvorrichtungen bzw. Schaltelemente vermieden sind, die sich mit einem hohen dv/dt-Wert betreiben läßt, und die bei integrierten Schaltkreisen von hoher Integrationsdichte verwendet werden kann.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die Schaffung einer Halbleiter-Schaltvorrichtung gelöst, die ein Halbleitersubstrat

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eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, zu welchem ein Anodenbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps gehört, welcher dem zuerst genannten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist, wobei der Anoderibereich in dem Halbleitersubstrat in der Nähe einer Hauptfläche ausgebildet ist, ferner einen Gatterbereich, der nahe der genannten Hauptfläche in einem Abstand von dem Anodenbereich ausgebildet ist und einen Kanalbereich ^ron vorbestimmter Breite und Tiefe besitzt, sowie einen Kathodenbereich, der in dem Gatterbereich nahe der genannten Hauptfläche ausgebildet ist, um in direkter Berührung mit dem Halbleitersubstrat zu stehen, und zwar durch den Kanalbereich hindurch, wobei ein Stromleitungsweg von dem Anodenbereich zu dem Kathodenbereich führt, der durch das Substrat hindurch verläuft und durch eine Verarmungsschicht unterbrochen ist, welche innerhalb des Substrats in der Nähe des Kanalbereichs entsteht, wenn eine umgekehrte Vorspannung zwischen dem Gatter und der Kathode angelegt wird. Beim Fehlen der umgekehrten Vorspannung arbeiten der Anoderibereich, das Halbleitersubstrat, das Gatter und der Kathodenbereich als Thyristor zusammen.

Bei der erfindungsgemäßen Halbleiter-Schaltvorrichtung weist der Kathodenbereich eine höhere Störstoffkonzentration auf . als das Halbleitersubstrat. Der Kanalbereich ist unmittelbar unter dem Kathodenbereich angeordnet, um in direkter Berührung mit dem Kathodenbereich und dem Halbleitersubstrat zu stehen und diese Teile miteinander zu verbinden. Ein Stromleitungsweg, der sich von dem Anodenbereich zu dem Kathodenbereich durch das Halbleitersubstrat hindurch erstreckt, ist durch eine Verarmungsschicht unterbrochen, die in der Nähe des Kanalbereichs erzeugt wird, wenn eine umgekehrte Vorspannung an einen pn-übergang angelegt wird, welcher zwischen dem Gatterbereich und dem Kathodenbereich liegt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand

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schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt, der den Aufbau einer Halbleiter-Schal t vorrichtung bekannter Art wiedergibt;

Fig. 2 einen Schnitt einer Ausführungsform einer Halbleiter-Schaltvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 3A und 4A jeweils die Draufsicht eines Elektrodenanordnungsmusters für die Halbleiter-Schaltvorrichtung nach Fig. 2;

Fig. 3B den Schnitt IIIB-IIIB' in Fig. 3A; Fig. 4b den Schnitt ITB-IVB' in Fig. 4A; Fig. 3C den Schnitt IIIC-IIIC¹ in Fig. 3A; Fig. 4C den Schnitt IVC-IVC» in Fig. 4A;

Fig. 5A die Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Halbleiter-Schaltvorrichtung;

Fig. 5B und 5C den Schnitt VB-VB' bzw. den Schnitt VC-VC in Fig. 5A;

Fig. 6a die Draufsicht einer weiteren Aus führungs form einer Halbleiter-Schaltvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 6B und 6C den Schnitt VIB-VIB« bzw. den Schnitt VIC-VIC in Fig. 6A;

Fig. 7 und 8 jeweils eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

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Pig. 9 eine graphische Darstellung des Betriebs Verhaltens einer erfindungsgemäßen Halbleiter-Schaltvorrichtung; und

Fig. 1OA bis 10C jeweils einen Schnitt zur Veranschaulichung eines ArbeitsSchritts bei der Herstellung der Halbleiter-Schaltvorrichtung nach Fig* 2.

In Fig., 2 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Halbleiter-Schaltvorrichtung im Schnitt dargestellt. In Fig. 2 sind die verschiedenen Teile jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet wie in Fig.-"T. Gemäß Fig. 2 sind ein Anodenbereich 6 vom Leitfähigkeitstyp p⁺ und ein Kathoderibereich 4 vom Leitfähigkeitstyp n⁺ an der gleichen Hauptfläche eines Halbleitersubstrats vom Leitfähigkeitstyp η ausgebildet. Ein Gatterbereich 5 vom Leitfähigkeitstyp p⁺ ist so angeordnet, daß er in der Umgebung des Kathodenbereichs 4 an der Hauptfläche des Substrats teilweise frei zugänglich ist und einen Rinnen- oder Kanalbereich 9 vom Leitfähigkeitstyp η unmittelbar unter dem n⁺-Kathodenbereich 4 bildet. Daher steht der Kathodenbereich 4 in unmittelbarer Verbindung mit dem n-Substrat 7» und zwar über den n-Kanalbereieh 9. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind der Anodenbereich, der Kathodenbereich, der Gatterbereich und der Kanalbereich jeweils streifenförmig ausgebildet/Ferner ist es möglich, mehrere solche Schaltvorrichtungen in einem einzigen Halbleiterplättchen auszubilden, wobei jede Vorrichtung innerhalb einer Insel angeordnet oder gegenüber allen anderen Vorrichtungen durch eine pn-Übergangsschicht oder alternativ durch eine isolierende oder dielektrische Schicht gut isoliert ist, und wobei die Vorrichtungen in der gewünschten Weise miteinander verbunden sind. Anordnungen von Elektroden für den Anodenbereich, den Kathodenbereich und den Gatterbereich können in der Praxis als vereinfachte Muster ausgebildet werden, wie es in Fig. 3A, 3B, 3C sowie in Fig. 4A, 4B und 4C

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gezeigt ist. In diesen Figuren sind die verschiedenen Teile jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet wie in Fig. 2. In Fig. 3B, 3C, 4B und 4C bezeichnet die Bezugs zahl 10 einen Film aus Siliziumdioxid, der in Fig. 3A und 4A nicht erscheint. Zwar liegt der n-Kanalbereich 9 innerhalb der Begrenzungen des Kathodenbereichs 4, wie es aus Fig. 3A und 3C ersichtlich ist, doch sei bemerkt, daß sich der n-Kanalbereich in der Längsrichtung über den Kathodenbereich 9 hinaus in den Substratbereich hinein erstrecken kann, wie es aus Fig. 4A und 4C ersichtlich ist. Jedoch soll der Kanalbereich 9 in jedem Fall vorzugsweise in Längsfluchtung mit einem mittleren Teil des Kathodenbereichs 4 und unmittelbar unter diesem angeordnet sein, wie es in Fig. 3A, 3C, 4A und 4C gezeigt ist, um eine symmetrische Stromabfuhr zu gewährleisten und eine Ungleichmäßigkeit der Stromdichte zu verhindern, wenn die Schaltvorrichtung abgeschaltet wird. Ferner sei bemerkt, daß die Breite d,, des Kanals 9 kleiner ist als die Breite d₂ bzw. d, (Fig. 2) der Unterseite des Kathodenbereichs 4 gegenüber der Hauptfläche an beiden Längsseiten des Kanalbereichs 9, wenn diese Breite von den betreffenden Längskanten des Kanalbereichs 9 aus in der Breitenrichtung gemessen wird. Diese Anordnung ist von besonderer Bedeutung, da sie zu einer Verstärkung der erfindungsgemäßen Wirkung führt; hierauf wird im folgenden näher eingegangen.

Fig. 5A, 5B und 5C zeigen eine weitere erfindungsgemäße Halbleiter-Schaltvorrichtung, zu der mehrere Kanäle, z.B. vier Kanäle, gehören. In diesen Figuren bezeichnen die Bezugszahlen die gleichen Teile wie in Fig. 2. Gemäß Fig. 5A ist ein Gatterbereich 5 vorhanden, der mehrere streifenähnliche Kathodenbereiche 4 umgibt, welche durch Abstände getrennt sind und parallel zueinander verlaufen. Die verschiedenen Kanalbereiche 9 sind unteren zugehörigen Kathodenbereichen angeordnet. Eine Anode 1, eine kammförmige Kathode und eine kammförmige Gatterelektrode 3 werden in ohmschem

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Kontakt mit Anodenbereich 6, dem Kathodenbereich 4 und dem Gatterbereich 5 gehalten. Die kammförmige kathode 2 und die kammförmige Gatterelektrode 3 sind so angeordnet, daß ihre den Zähnen entsprechenden Abschnitte ineinander greifen. Die divergierende Anordnung der Gatterelektrode führt hierbei zu einem geringen Spannungsabfall in dem Gatterbereich 5* so daß sich das Gatter leicht abschalten läßt. Man kann mehrere Anodenbereiche vorsehen, und zwar gemäß Fig. 5A einen weiteren, mit gestrichelten Linien angedeuteten Anodenbereich 6^f, der auf vorteilhafte Weise zu einer Vergrößerung des Stromleitungswegs und zu einer Verringerung des Spannungsabfalls in der Vorwärtsrichtung führt.

Fig. 6a, 6b und 6C zeigen eine weitere erfindungsgemäße HaIbleiter-Schaltvorrichtung, bei der es sich um eine Weiterbildung der Vorrichtung nach Fig. 5A, 5B und 5C handelt, und bei der ein einen hohen Störstoffgehalt aufweisender Bereich 12 vom Leitfähigkeitstyp n* dem Anodenbereich 6 an mindestens einem Teil desselben innerhalb der Hauptfläche gegenüber dem Gatterbereich 5 benachbart ist, wobei die Anode 1 in leitender Berührung sowohl mit dem Anodenbereich 6 als auch mit dem einen hohen Störstoffgehalt aufweisenden Bereich 12 gehalten wird.

In Fig. 6A bis 6C sind die betreffenden Teile jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet wie in Fig. 5A bis 5C. Die hier dargestellte Anordnung bietet die nachstehenden Vorteile.

1„ Der einen hohen Störstoffgehalt aufweisende Bereich 12 unterbricht eine Verarmungsschicht, die sich von dem Gatterbereich 5 aus erstrecken kann, wodurch sich die Durchbruchspannung der Vorrichtung erhöht.

2. Die im Basisbereich, d.h. dem Substrat'7, gespeicherten Ladungen, die ±n Zeitpunkt des Abschal tens der Vorrichtung

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vorhanden sind, werden über den Bereich 12 mit hohem Störstoff gehalt der Anode 1 zugeführt und dort beseitigt, so daß die Vorrichtung mit einer kurzen Abschaltzeit arbeitete Diese Anordnung mit einem einen hohen Storstoffgehalt aufweisenden Bereich 12 und der Anode 6 wird natürlich auch bei den Ausführungsformen nach Fig. 3A bis 3C und Fig. 4A bis 4C angewendet.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Halbleiter-Schaltvorrichtungen näher erläutert. Es sei angenommen, daß die Gatterelektrode 3 an den negativen Pol einer Quelle für eine Spannung Vg angeschlossen ist, während die Kathode 2 mit dem positiven Pol dieser Spannungsquelle verbunden ist, so daß ein Übergang J3 in der Gegen- oder Rückwärtsrichtung vorgespannt wird, wenn ein Schalter S geschlossen wird. Hierbei wird eine Verarmungsschicht 11 erzeugt, wie es z.B. in Fig. 2 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. In den Bereichen außerhalb des n-Kanalbereichs 9 ist jedoch die räumliche Erstreckung der Verarmungsschicht 11 gewöhnlich begrenzt; dies läßt sich durch die Tatsache erklären, daß die Werte der Störstoffkonzentration bei dem p⁺-Gatterbereich 5 und dem n⁺-Kathoderibereich 4 vergleichsweise höher sind als bei dem n-Kanalbereich 9, bei dem die Störstoff konzentration gleich derjenigen des n-Halbleitersubstrats 7 ist. Wenn man die Breite d^ und die Tiefe 1 des n-Kanalbereichs 9 und die Spannung Vg der Spannungsquelle entsprechend wählt, kann der n-Kanalbereich 9 durch die Verarmungsschicht 11 vollständig abgeklemmt werden. Hierbei fließt kein Strom von der Anode 1 zu der Kathode 2, und zwar auch dann nicht, wenn eine Spannung, die gegenüber der Kathode 2 positiv ist, an die Anode 1 angelegt wird, da der n-Kanalbereich 9, welcher einen Bestandteil des Stromleitungswegs zwischen der Anode 1 und der Kathode 2 bildet, vollständig abgeklemmt wird. Mit anderen Worten, die Schaltvorrichtung befindet sich in einem Blockierzustand bzw. im nichtleitenden Zustand. Natürlich kann ein schneller Anstieg

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der an die Anode 1 angelegten Anodenspannung zur Entstehung eines VerschiebungsStroms führen, der jedoch nicht durch den Übergang J3 fließt, sondern zu der Gatterelektrode 3 und von dort aus über einen äußeren Stromkreis zu der Kathode 2. Dieses Merkmal gibt in Verbindung mit der negativen Vorspannung

2 -der Gatterelektrode 3 gegenüber der Kathode niemals Anlaß zu einem unbeabsichtigten Abschalten der Schaltvorrichtung. Selbst wenn der unmittelbar unter dem n⁺-Kathoderibereich 4 liegende p-Gatterbereich 5 vergleichsweise breiter ist, so daß ein Spannungsabfall in seitlicher Richtung bzw. der Querrichtung durch den Versetzungsstrom herbeigeführt wird, kann die Schaltvorrichtung zwangsläufig daran gehindert werden, sich auf unerwünschte Weise einzuschalten, und zwar durch Anlegen der Gatterspannung Vg an die Gatterelektrode 3, wobei diese Spannung hinreichend hoch ist, um den erwähnten Spannungsabfall in seitlicher Richtung zu überwinden. Durch die Verwendung eines n⁺-Hilfskathodenbereichs innerhalb des p-Gatterbereichs 5 in der aus Fig. 7 ersichtlichen Weise oder alternativ durch eine Erhöhung der Anzahl der an den p⁺-Gatterbereich 5 angeschlossenen Elektroden nach Fig. 8 ist es möglich, den auf den Versetzungsstrom zurückzuführenden Spannungsabfall in der Querrichtung erheblich weiter zu verringern, um auf diese Weise in noch stärkerem Maße zwangsläufig ein fehlerhaftes Einschalten der Schaltvorrichtung zu verhindern.: In Fig. 7 und 8 sind die betreffenden Teile jeweils mit den gleichen Bezugs zahlen bezeichnet wie in Fig. 2.

Wird die Rückwärts vorspannung an dem Übergang J3 zwischen den p-Gatterbereich 5 und dem n⁺-Kathoderibereich 4 durch öffnen des Schalters S beseitigt, verschwindet die sich in den n-Kanalbereich 9 hinein erstreckende Verarmungs- bzw. Sperrschicht 11, so daß der Strom von der Anode 1 über den n-Kanalbereich 9 zu der Kathode 2 fließen kann, wenn an die Anode 1 eine gegenüber der Kathode 2 positive Spannung angelegt wird. Wenn positive Löcher in das η-Substrat von dem p⁺-Anoderibereich

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6 aus eingeleitet werden, da der Strom durch den n-Kanalbereich 9 fließt, um zu dem Übergang J2 in der Umgebung des p-Gatterbereichs 4 zu gelangen, werden Elektronen von dem n⁺-Kathodenbereich 4 aus in den p-Gatterbereich 5 eingeleitet. Wenn die Summe der Stromverstärkungsfaktoren oc, und ce^ _n eines pnp"-Transistors, der durch den p⁺—Anodenbereich 6, das n-Substrat 7 und den p⁺-Gatterbereich 5 gebildet wird, und eines n$Ä- Trans is tors, der durch das η-Substrat 7> den p⁺-Gatterbereich 5 und den n⁺-Kathodenbereich 4 gebildet wird, größer wird als 1 (als Einheit), wird ein p"np"i!i-Thyristor eingeschaltet, der durch den p⁺-Anoderibereich 6, das n-Substrat 7, den p⁺-Gatterbereich 5 und den n⁺-Kathodenbereich 4 gebildet wird. Der n-Kanalbereich 9 arbeitet dann als Diode, während die anderen Teile als Thyristor zusammenarbeiten, so daß ein Strom zu dem gesamten n⁺-Kathodenbereieh 4 fließt. Dieser Thyristorbetrieb führt zu einer Vergrößerung der leitfähigen Fläche der Vorrichtung und zu einer erheblichen Verringerung der Einschaltspannung, was als erheblicher Vorteil zu betrachten ist.

Fig. 9 ist eine graphische Darstellung des Betriebs Verhaltens einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung, bei der die beschriebenen Abmessungen.d₁ und 1 mit 3 Mikrometer bzw. 5 Mikrometer gewählt wurden. Wenn die Gatterelektrode 3 geöffnet wird, wobei eine positive Spannung an die Anode 1 angelegt wird, wird die Schaltvorrichtung eingeschaltet, d.h. sie wird in den leitfähigen Zustand gebracht, damit der Anodenstrom hindurchfließen kann. Beträgt die Spannung Vg der Spannungsquelle -3,5 V, fließt kein Strom, da der n-Kanalbereich 9 abgeklemmt wird. Wird jedoch die Anodenspannung erhöht, wird die in dem n-Kanalbereich 9 erzeugte Potentialsperre durch das elektrische Feld der Sperrschicht 11 beseitigt, das sich von dem Übergang J2 um den p⁺-Gatterbereich 5 herum zu dem p⁺-Anodenbereich 6 erstreckt, so daß schließlich der Strom zu fließen beginnen kann. Die Anodenspannung, die durch eine Erhöhung der

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Gatterspannung gesperrt werden kann* nimmt in der aus Fig. 9 ersichtlichen Weise zu. Jedoch wird die Vorwärtssperrspannung einer oberen Begrenzung unterworfen, da die an den Gatter-Kathoden-rLeitungsweg angelegte Spannung begrenzt ist. Durch eine geeignete ¥ahl der Breite d₁ des n-Kanalbereichs kann die Abklemmspannung entsprechend verringert werden, was bedeutet, daß eine hohe Anodenspannung mit Hilfe einer relativ niedrigen Gatterspannung gesperrt werden kann. Ferner ist zu bemerken, daß man eine niedrigere Gatterspannung wählen kann, wenn man eine größere Tiefe 1 für den n-Kanalbereich 9 .wählt. In der Praxis wählt man optimale Werte für die Breite und Tiefe des n-Kanals 9 unter Berücksichtigung der Reproduzierbarkeit bei der Fertigung sowie der Dicke des p⁺-Gatterbereichs 5 des Thyristorschalters.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung bildet der erfindungsgemäße Halbleiterschalter eine zusammengesetzte Konstruktion mit einem seitlichen Thyristor und einer durch ein Feld gesteuerten Schalteinrichtung, die sich insofern als sehr vorteilhaft erweist, als sich ein hoher dv/dt-Wert erreichen läßt und die Anordnung leicht als integrierter Schaltkreis herstellbar ist. Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden noch deutlicher, wenn man die Erfindung mit einer bekannten Thyristorkonstruktion vergleicht, z.B. derjenigen nach der US-PS 4 060 821, wobei die Erfindung beispielsweise bei einem seitlichen Thyristor angewendet ist. Bei dieser bekannten Konstruktion ist eine n-Schient vorhanden, die sich zwischen einem Kathodenbereich und einem Gatterbereich zu einer Hauptfläche erstreckt. Das Vorhandensein einer solchen n-Schicht, die dem Kanalbereich 9 der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung entspricht, führt jedoch zu einer Erhöhung der Einschaltspannung bei der erfindungsgemäßen seitlichen Thyristorkonstruktion. Im Hinblick hierauf lehrt die Erfindung die Verwendung einer Anordnung, bei der sich die Verwendung einer solchen n-Schicht erübrigt, um einen besseren Betrieb des Thyristors zu ermögli-

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chen und die Verarbeitung eines stärkeren Stroms zu gestatten. Außerdem ist es gemäß der Erfindung möglich, die Breite des η-Kanals zu verringern und den Flächeninhalt des Kathodenbereichs größer zu machen als die freiliegende Fläche des Gatterbereichs. Daher kann mit Hilfe einer relativ niedrigen Gatterspannung ein starker Strom ein- und ausgeschaltet werden, und man kann eine relativ kleine Fläche des Gatterbereichs vorsehen, so daß sich bei dem integrierten Schaltkreis eine relativ hohe Integrationsdichte erreichen läßt. Außerdem ist es bei der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung möglich, auf die Anwendung des epitaxialen Züchtungsverfahrens zu verzichten, das bei der Herstellung des Thyristors nach der genannten US-Patentschrift erforderlich ist. Wenn mehrere Schaltelemente als Bestandteile eines integrierten Schaltkreises hergestellt werden sollen, ist es gewöhnlich erforderlich, die Schaltvorrichtungen oder -elemente gegeneinander zu isolieren. Hierzu sei bemerkt, daß der Versuch, die elektrostatische Kapazität zwischen den Schaltelementen durch die Verwendung eines isolierten Gatters möglichst zu verringern, die Anwendung eines speziellen selektiven epitaxialen Züchtungsverfahrens erfordert, was zu einer Steigerung der Herstellungskosten führt, da sich dieses Erfordernis nicht dadurch erfüllen läßt, daß man mit Hilfe eines bekannten Verfahrens eine gleichmäßige epitaxiale Schicht züchtet, die das ganze Plättchen überdeckt. Wie in der US-PS 4 037 245 erwähnt, ist die Anwendung des epitaxialen ZüchtungsVerfahrens besonders kostspielig.

Drittens kann es sich als schwierig erweisen, bei einer epitaxial gezüchteten Schicht eine Störstoff konzentration zu erzielen, die gleich derjenigen des Substrats oder niedriger ist. Wenn z.B. eine epitaxial gezüchtete Schicht mit einer Störstoff konzentration 1 χ 10 ^ Atomen/cm in einem Halbleitersubstrat erzeugt werden soll, bei dem die Störstoffkonzentration

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1 χ 10 Atome/cm beträgt j» kann auf -unerwünschte Weise eine Schicht von "hohem Widerstand oder eine p-Jnversions- schicht an der Trennfläche stoischen dem Subs trat.-und'der epitaxialen Schicht entstehen-, was auf ©in sog» Selfestdotieren aus einer inneren Gatterschicht zurückzuführen ist. Eine solche Schicht von hohem Widerstand ermöglicht ein anomales Eindringen der Sperrschicht, die sich zwischen dem Anodenbereich und dem Gatterbereich erstreckt, wobei sich Probleme aus einem "Durchstanzeffekt" und einer Verringerung der Durehbruchspannung ergeben. Andererseits bildet die Entstehung einer Inversionsschicht ein Hindernis für die einwandfreie bzw. normale Erzeugung des Kanals, und gleichzeitig ergibt sich ein Kurzschlußzustand zwischen der Anode und der Gatterelektrode, und zwar selbst dann, wenn man die äußerst schädlichen Abweichungen vermeiden könnte, die auf die Selbstdotierung zurückzuführen sind. An der Trennfläche zwischen dem Substrat und der epitaxial gezüchteten Schicht ergeben sich häufig Deckungsfehler und Verlagerungen, die zu einer möglichen Verschlechterung der Durchbruehspannung Anlaß geben und den Leckstrom vergrößern. Im Gegensatz hierzu läßt sich eine Halbleiter-Schaltvorrichtung mit seitlichem Aufbau auf einfache Weise mit Hilfe eines selektiven Diffusionsverfahrens herstellen, wobei von der Diffusion, dem Aufdampfen von Elektroden usw. Gebrauch gemacht wird, so daß sich ein integrierter Schaltkreis leicht herstellen läßt. Da man außerdem keine dv/dt-Kompens at ions schaltung benötigt, läßt sich eine entsprechend höhere Integrationsdichte erreichen.

Im folgenden wird anhand von Fig. 10A, 10B und IOC ein."typisches Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen-einer erfindungsgemäßen Halbleiter-Schaltvorrichtung kurz erläutert. Zunächst wird gemäß Fig. 10A ein n-Halbleitersubstrat 7 bereitgestellt, das vorzugsweise eine Störstoffkonzentration von 5 χ 10 Atomen/cnr und eine Dicke von nicht unter 50 Mikrometer aufweist. Dann werden der p⁺-Anodenbereich 6 und der

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p⁺-Gatterbereich 5 durch selektives Eindiffundieren eines P⁺-Störstoffs, z.B. von Bor, von einer Hauptfläche aus erzeugt _f und zwar gemäß Fig. 1OB gleichzeitig mit der Ausbildung des n-Kanalbereichs 9. Der Ano.denbereich 6 kann aus einer eindiffundierten p⁺-Schicht mit einer Breite von 150 Mikrometer, einer Länge von 300 Mikrometer und einer Tiefe bzw. Dicke von 15 Mikrometer bestehen. Der p⁺-Gatterbereich 5 kann durch eine eindiffundierte p⁺-Schicht mit einer Breite von 150 Mikrometer und einer Dicke von 300 Mikrometer gebildet sein. Für die Störstoffkonzentration in den der Hauptfläche benachbar-

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ten Bereichen wird eine Größenordnung von 5 x 10 -* Atomen/cm gewählt, so daß Schaltvorgänge an den pnpn-Übergängen durchgeführt werden können, die entstehen, wenn der n⁺-Kathodenbereich 4 mit Hilfe der Diffusion erzeugt worden ist. In der Praxis können die vorstehend beschriebenen Verfahren davon begleitet sein, daß man ein Bornitridplättchen und ein SiIiziumplättchen in einem Quarzrohr anordnet und das Rohr in einer Atmosphäre aus einem inerten Gas etwa 30 min lang auf einer Temperatur von etwa 950⁰C hält, woraufhin das Siliziumplättchen in einer oxidierenden Atmosphäre etwa 4 Std. lang auf einer Temperatur von etwa 1200⁰C gehalten wird. Der p⁺-Anodenbereich 6 und der p⁺-Gatterbereich 5 werden in der Häuptfläche einander gegenüber erzeugt, wobei dazwischen ein Abstand von etwa 100 Mikrometer vorhanden ist. Der in dem p⁺-Gatterbereich 5 erzeugte n-Kanalbereich 9 soll vorzugsweise eine Breite von 3 Mikrometer und eine Länge von 260 Mikrometer erhalten. Danach wird der n⁺-Kathodenbereich 4 durch selektives Eindiffundieren eines n⁺-Störstoffs, z.B. von Phosphor, erzeugt. Wenn die Abmessungen an der Oberfläche 80 χ 280 Mikrometer betragen, und eine Dicke von 10 Mikrometer gewählt wird, entsteht der n⁺-Kathodenbereich 4 in einer Anordnung, die von dem p⁺-Gatterbereich 5 umgeben ist, jedoch gemäß Fig. 10C mit Ausnahme des dem n-Kanalbereichs 9 entsprechenden Teils. Zum Eindiffundieren von Phosphor kann man POCl^-Dampf auf das erhitzte Siliziumsubstrat leiten. Beispielsweise kann durch eine Wärmebehandlung von 30 min Dauer bei 950⁰C eine eindiffundierte Phosphorschicht erzeugt werden,

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die in dem Kathodenbereich nahe der Hauptfläche eine hohe Störstoffkonzentration aufweist. Danach wird das Halbleitersubstrat einer Wärmebehandlung von 60 min Dauer bei 1200⁰C in einer oxidierenden Atmosphäre unterzogen, so daß schließlich der n⁺-Kathodenbereich 4 mit einer Tiefe von 10 Mikrometer entsteht, der an seiner Oberfläche eine Störstoffkonzentration 2 χ 10 Atomen/cm aufweist. Zum Schluß werden die Elektroden 1, 2 und 3 nach Fig. 2 an den p⁺-Anodenbereich 6, den n⁺-Kathodenbereich 4 und den p⁺-Gatterbereich 5 angeschlossen, um die erfindungsgemäße Halbleiter-Schaltvorrichtung nach Fig. 2 fertigzustellen. Die metallischen Elektroden können als Aluminiumfilme mit einer Dicke von 2 Mikrometer durch Aufdampfen hergestellt werden. Die Breite der Anode 1 und der Kathode 2 soll vorzugsweise in der Größenordnung von 60 Mikrometer liegen, während die Gatterelektrode 3 vorzugsweise durch einen Aluminiumfilm mit einer Breite von 30 Mikrometer gebildet sein soll. Auf diese Weise werden eine Thyristoreinheit mit einem p⁺np⁺n⁺-Aufbau und eine Diodeneinheit mit einem p⁺nn⁺-Aufbau parallel zueinander in dem sich von dem Anodenbereich 6 zu dem Kathodenbereich 4 erstreckenden Stromleitungsweg angeordnet. In der vorstehenden Beschreibung wurde natürlich angenommen, daß bei der Herstellung der Halbleiter-Schaltvorrichtung bei der selektiven Diffusion ein Schutz- oder Maskenfilm und bei der Erzeugung der pn-übergänge ein Schutzfilm verwendet wurden. Da diese Schutzverfahren bekannt sind, dürfte sich jedoch eine nähere Erläuterung erübrigen. Fig. 9 zeigt in einer graphischen Darstellung das typische Betriebsverhalten einer nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellten erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung .

Durch die Erfindung ist eine neuartige Halbleiter-Schaltvorrichtung geschaffen worden, bei welcher der Thyristor und die Diode veranlaßt werden, im Parallelbetrieb zu arbeiten, wenn sie sich im leitfähigen Zustand befinden, während der Nicht-

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leitungs- oder Sperrzustand durch Abklemmen des Kanalbereichs mit Hilfe eines elektrischen Feldes herbeigeführt wird, um den Stromfluß zu unterbrechen. Im folgenden wird ein vorteilhaftes Merkmal der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung im Vergleich zu Schaltvorrichtungen bekannter Art beschrieben, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern. Zunächst soll ein Vergleich mit einer herkömmlichen Halbleiter-Schaltvorrichtung durchgeführt werden, die als Schalteinrichtung einen Transistor aufweist. Das Einschalten des Schalttransistors erfolgt beim Zuführen eines Basisstroms, und der Transistors wird abgeschaltet, wenn der Basisstrom auf den Wert Null gebracht wird. Daher benötigt man in diesem Fall einen Stromzuführungskreis, um den Transistorschalter im leitfähigen Zustand zu halten. Im Gegensatz hierzu kann bei einer erfindungs gemäßen Schaltvorrichtung der Übergang aus dem Nichtleitungszustandin den Le itfähigke its zustand bzw. umgekehrt auf einfache Weise dadurch herbeigeführt werden, daß die Gatterspannung angelegt bzw. beseitigt wird, ohne daß eine erhebliche Antriebsleistung benötigt wird. Natürlich fließt auch bei der erfindungs gemäßen Schaltvorrichtung ein Strom im Gatterkreis, wenn der Schaltvorgang so erfolgt, daß ein Übergang aus dem Leitfähigkeitszustand in den Zustand der Nichtleitfähigkeit herbeigeführt wird. Jedoch ist der Stromfluß hierbei nur von äußerst kurzer Dauer, so daß sich kaum ein bemerkbarer Enegieverbrauch ergibt. Somit besteht bei der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ein bemerkenswert hoher Wert des Verhältnisses zwischen der zur Steuerung benötigten Energie und der zu steuernden Energie, und dies stellt bei einer Schaltvorrichtung ein sehr vorteilhaftes und erwünschtes Merkmal dar. Außerdem ergibt sich gemäß der" Erfindung eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Stromstöße und eine hervorragende Betriebssicherheit, ohne daß sekundäre Durchbrucherscheinungen auftreten.

Die Vorteile der erfindungs gemäßen Schaltvorrichtung gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Thyristoranordnung bekannter

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Art sind aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich. Bei einer herkömmlichen feldgesteuerten Schaltvorrichtung wird der Hauptstromleitungsweg nur durch den Kanal gebildet, und daher führt die geringe Breite des Kanalbereichs häufig zu einer Erhöhung der Einschaltspannung, Um diesen Nachteil zu vermeiden, muß man den Kanalbereich in Form mehrerer getrennter Teilkanäle ausbilden, was je-doch bedeutet, daß man zur Herstellung eines feldgesteuerten Thyristors ein kompliziertes Verfahren anwenden muß, bei dem eine hohe Genauigkeit gewährleistet ist, und das umständliche Behandlungen erfordert. Im Gegensatz hierzu fließt bei der erfindungsgemäßen Halbleiter-Schaltvorrichtung der Hauptstrom durch den Thyristorteil, während die p⁺nn⁺-Diodenanordnungnur einen kleinen Bruchteil des Hauptstroms aufnimmt, um den Thyristor einzuschalten. Daher kann man den Kathodenbereich relativ groß ausbilden, wobei der Kathodenbereich einen gemeinsamen Bestandteil des Thyristors und der Diode bildet, wie es in Fig, 8 gezeigt ist. Außerdem läßt sich der Herstellungsvorgang erheblich vereinfachen. In der Praxis benötigt man nur örtlich ein feines Diffusionsmaskenmuster, wenn der Kanalbereich erzeugt wird. Die übrigen Herstellungsschritte lassen sich im wesentlichen in der gleichen Weise durchführen wie bei Thyristoren bekannter Art.

Es hat sich gezeigt, daß der Thyristorteil vorzugsweise eine größere Fläche haben soll als der Diodenteil, der durch den Kanalbereich mindestens unter der Unterseite des Kathodenbereichs gegenüber der Hauptfläche gebildet wird, um den Hauptstrom durch den Thyristorteil zu leiten, damit sich eine maximale Ausnutzung der verschiedenen beschriebenen Vorteile erreichen läßt.

Da die oberflächliche Störstoffkonzentration im freiliegenden Oberflächenteil des p-Gatterbereichs höher ist als diejenige des n-Basisbereichs (n-Substrat 7), wie es in Fig. 5

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gezeigt ist, kann man Einrichtungen zum Weiterleiten des Verschiebungsstroms zu der örtlich begrenzten Gatterelektrode 3 auf vorteilhafte und einfache Weise vorsehen, ohne daß man ein kompliziertes Elektrodenmuster benötigt. Natürlich kann man mehrere n-Kanalbereiche 9 vorsehen, um eine Stromkonzentration beim Einschalten der Schaltvorrichtung zu vermeiden.

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13«"März 1979

Halbleiter-Schaltvorriohtung

AUSPEÜCHE

Halble iter-S chaltvorri entlang mit einem Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps> der einen ersten Bereich eines dem ersten Leitfähigkeitstyp .entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, welcher in einer Hauptfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, einem zweiten Bereich des ersten Leitfähigkeitstyps, bei dem die Störstoffkonzentration höher ist als bei dem Halbleitersubstrat, wobei der zweite Bereich in der Hauptfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet und durch einen vorbestimmten Abstand von dem ersten Bereich getrennt ist, sowie mit einem dritten Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp, der nahe dem zweiten Bereich ausgebildet ist, so daß er den zweiten Bereich vollständig umgibt, jedoch mit Ausnahme eines Kanalbereichs, der un-

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mittelbar unter dem zweiten Bereich ausgebildet ist, wobei ein Teil des dritten Bereichs an der Hauptfläche des Halbleitersubstrats freiliegt, dadurch gekennzeieh-= net, daß zu einem sich von dem ersten Bereich zu dem zweiten Bereich erstreckenden Stromleitungsweg eine Thyristoranordnung unter Einschluß des dritten Bereichs und eine Diodenanordnung unter Einschluß des Kanalbereichs gehören.

2. Halbleiter-Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich, der zweite Bereich, der dritte Bereich und der Kanalbereich streifenförmig ausgebildet sind.

3. Halbleiter-Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnets daß sich der erste Bereich, der zweite Bereich, der dritte Bereich und der Kanalbereich parallel zueinander erstrecken.

4. Halbleiter-Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalbereich unmittelbar unter dem zweiten Bereich ausgebildet und in Beziehung zur Breitenrichtung des Kanalbereichs einem mittleren Teil des zweiten Bereichs zugeordnet ist.

5· Halbleiter-Sehaltvorrichtung nach Anspruch 3»dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Kanalbereichs so gewählt ist, daß sie geringer ist als die jeweilige Breite der Unterseite des zweiten Bereichs gegenüber der Hauptfläche an beiden Längsseiten des Kanalbereichs, wenn die Breite von den betreffenden Längskanten des Kanalbereichs aus in der Breitenrichtung gemessen wird.

6. Halbleiter-Schaltvorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalbereich so angeordnet ist, daß er sich innerhalb der Unterseite des zweiten Bereichs gegenüber der Hauptfläche des Halbleitersubstrats befindet.

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7c Halbleiter-Schaltvorrichtung mit einem ersten Halbleiterbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps, der mindestens eine freiliegende Hauptfläche aufweist, einem zweiten Halbleiterbereich des ersten Leitfähigkeitstyps, der in dem ersten Halbleiterbereich nahe der freiliegenden Hauptfläche ausgebildet ist, und dessen Störstoffkonzentration höher ist als diejenige des ersten Halbleiterbereichs, einem dritten Halbleiterbereich eines dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyps, der in dem ersten Halbleiterbereich nahe der freiliegenden Hauptfläche ausgebildet und von dem zweiten Halbleiterbereich dadurch durch einen Abstand getrennt ist, daß der erste Halbleiterbereich zwischen dem zweiten und dem dritten Halbleiterbereich angeordnet ist, zwei Hauptelektroden, von denen jede auf der freiliegenden Hauptfläche des zweiten bzw_o des dritten Halbleiterbereichs ausgebildet ist, einem vierten Halbleiterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der in dem ersten Halbleiterbereich nahe der freiliegenden Hauptfläche in Berührung mit dem zweiten Halbleiterbereich ausgebildet ist, jedoch mit Ausnahme eines Teils einer Fläche des zweiten Halbleiterbereichs gegenüber der freiliegenden Hauptfläche, wobei der vierte Halbleiterbereich in einem Abstand von dem dritten Halbleiterbereich angeordnet ist, da zwischen diesen Bereichen der erste Halbleiterbereich vorhanden ist, sowie mit einer auf der freiliegenden Fläche des vierten Halbleiterbereichs angeordneten Steuerelektrode, dadurch ge k e η η ζ e i c h η e t , daß ein Stromfluß, der zwischen den beiden Hauptelektroden'erzeugt wird, wenn eine Spannung von solcher Polarität angelegt wird, daß ein zwischen dem ersten und dem dritten Halbleiterbereich gebildeter pn-übergang in der Vorwärtsrichtung vorgespannt wird, dadurch abgeschaltet wird, daß eine entgegengesetzte Vorspannung zwischen einer an den ersten Halbleiterbereich angeschlossenen Elektrode und der Steuerelektrode angelegt wird, wobei die Rückwärtsvorspannung von solcher Art ist, daß ein zwischen dem ersten und dem vierten Halbleiterbereich gebildeter pn-übergang in der Rückwärtsrichtung vorgespannt wird, und daß eine dabei entstehende Sperrschicht den zweiten

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Halbleiterbereich umgibt.

8. Halbleiter-Schaltvorrichtimg nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem zweiten HalbleiterbereiGh verbundene Hauptelektrode und die Steuerelektrode so ausgebildet sind, daß sie ineinander greifen,

9. Halbleiter-Schaltvorrichtung mit einem ersten Halbleiterbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps, der mindestens eine Hauptfläche aufweist, einem zweiten Halbleiterbereich eines dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, der in dem ersten Halbleiterbereich nahe der Hauptfläche ausgebildet ist, einem dritten Halbleiterbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der in dem ersten Halbleiterbereich nahe der Hauptfläche ausgebildet und in einem Abstand von dem zweiten Halbleiterbereich angeordnet ist _r wobei der dritte Halbleiterbereich eine höhere Störstoffkonzentration aufweist als der zweite Halbleiterbereich, sowie mit einem vierten Halbleiterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der nahe dem dritten Halbleiterbereich ausgebildet ist und ihn umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite, der erste, der vierte und der dritte Halbleiterbereich einen Thyristor bilden, während der erste und der dritte Halbleiterbereich eine Diode bilden.

10. Halbleiter-Schaltvorrichtung, geken n,zeichne t durch ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps mit zwei Hauptflächen, wobei das Halbleitersubstrat einen Anodenbereich eines dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, der nahe einer der Hauptflächen ausgebildet ist, einen Kathodenbereich des ersten Leitfähigkeitstyps, der nahe der einen Hauptfläche in einem Abstand von dem Anodenbereich ausgebildet ist, wobei die Störstoffkonzentration des Kathodenbereichs höher ist als diejenige des Halbleitersubstrats, sowie einen Gatterbereich, der an der einen Hauptfläche freiliegt und so ausgebildet ist,

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daß er den Kathodenbereich unmittelbar umschließt, und der eine Rinne von vorbestimmter Breite und Tiefe besitzt, um einen direkten Kontakt zwischen dem Kathodenbereich und dem Halbleitersubstrat unmittelbar unter dem Kathodenbereich herbeizuführen, sowie eine Anode, eine Kathode und eine Gatterelektrode, die jeweils in ohmschem Kontakt mit dem Anodenbereich bzw. dem Kathodenbereich bzw. dem Gatterbereich an der einen Hauptfläche stehen.

11. Halbleiter-Schaltvorrichtung, gekennzeichnet durch einen streifenähnlichen Anodenbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps, der in einem Halbleitersubstrat nahe einer seiner Hauptflächen ausgebildet ist, wobei das ^Halbleitersubstrat von einem dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp ist, einen streifenähnlichen Gatterbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der in dem Halbleitersubstrat nahe der Hauptfläche in einem Abstand von dem Anodenbereich ausgebildet ist, einen streifenähnlichen Kathodenbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp, der in dem Gatterbereich nahe der Hauptfläche ausgebildet ist und eine höhere Störstoffkonzentration aufweist als das Halbleitersubstrat, sowie mindestens einen streifenähnlichen Kanalbereich, der unmittelbar unter dem Kathodenbereich ausgebildet ist und sich durch den Gatterbereich hindurch erstreckt, um einen direkten Kontakt zwischen dem Kathodenbereich und dem Halbleitersubstrat zu bilden.

12. Halble i te r-SchaIUb vorrichtung, gekennzeichnet durch ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einem ersten Bereich eines dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp, der in einer Hauptfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, einem zweiten Bereich des ersten Leitfähigkeitstyps, der in der Hauptfläche ausgebildet und in einem Abstand von dem ersten Bereich angeordnet ist, wobei der zweite Bereich eine höhere Störstoffkonzentration aufweist als das Halbleitersubstrat,

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einem dritten Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp, der an der Hauptfläche teilweise freiliegt und nahe dem zweiten Bereich so ausgebildet ist, daß er den zweiten Bereich vollständig umgibt, jedoch mit Ausnahme eines Kanalbereichs, der unmittelbar unter dem zweiten Bereich ausgebildet ist, sowie mit einem vierten Bereich vom ersten Leitfähigkeitstyp_f der in der Hauptfläche nahe dem ersten Bereich an mindestens einem Teil einer Seite gegenüber dem dritten Bereich ausgebildet ist und eine höhere Störstoffkonzentration aufweist als das Halbleitersubstrat sowie eine erste Elektrode, die in ohmschem Kontakt mit dem ersten und dem vierten Bereich gehalten wird, eine zweite Elektrode, die in ohmschem Kontakt mit dem zweiten Bereich gehalten wird, sowie eine dritte Elektrode, die in ohmschem Kontakt mit dem dritten Bereich an der Hauptfläche gehalten wird, wobei zu einem von dem ersten Bereich zu dem zweiten Bereich führenden Stromleitungsweg eine Thyristoranordnung unter Einschluß des dritten Bereichs und eine Diodenanordnung unter Einschluß des Kanalbereichs gehören.

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