DE4228832A1 - Feldeffekt-gesteuertes Halbleiterbauelement - Google Patents

Feldeffekt-gesteuertes Halbleiterbauelement

Info

Publication number
DE4228832A1
DE4228832A1 DE4228832A DE4228832A DE4228832A1 DE 4228832 A1 DE4228832 A1 DE 4228832A1 DE 4228832 A DE4228832 A DE 4228832A DE 4228832 A DE4228832 A DE 4228832A DE 4228832 A1 DE4228832 A1 DE 4228832A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cathode
emitter
zone
contact
adjacent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE4228832A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4228832C2 (de
Inventor
Horst Dr Rer Nat Neubrand
Jacek Dr Ing Korec
Erhard Dr Ing Stein
Dieter Prof Dr Phil Silber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Benz AG filed Critical Daimler Benz AG
Priority to DE4228832A priority Critical patent/DE4228832C2/de
Priority to US08/387,778 priority patent/US5587595A/en
Priority to PCT/EP1993/002216 priority patent/WO1994006158A1/de
Priority to EP93919100A priority patent/EP0657066A1/de
Priority to JP6506802A priority patent/JPH08502858A/ja
Publication of DE4228832A1 publication Critical patent/DE4228832A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4228832C2 publication Critical patent/DE4228832C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1012—Base regions of thyristors
    • H01L29/102—Cathode base regions of thyristors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
    • H01L29/7404—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device
    • H01L29/7412—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device the device being a diode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
    • H01L29/7428—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action having an amplifying gate structure, e.g. cascade (Darlington) configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
    • H01L29/744—Gate-turn-off devices
    • H01L29/745—Gate-turn-off devices with turn-off by field effect
    • H01L29/7455—Gate-turn-off devices with turn-off by field effect produced by an insulated gate structure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Thyristors (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein feldeffekt-gesteuertes Halbleiterbauelement mit mindestens vier Zonen abwechselnd entgegengesetzten Leitungstyps, einer anodenseitigen Emitterzone, einer daran anschließenden ersten und zweiten Basiszone, einer kathodenseitigen Emitterzone und einer weiteren benachbart liegenden Emitterzone, wobei die letztgenannten beiden Emitterzonen Source und Drain eines MOS-Feldeffekt-Transistors bilden, mit einem Anodenkontakt, einem Kontakt an der kathodenseitigen Emitterzone und einem Steuerelektrodenkontakt des MOS-Feldeffekt-Transistors.
Ein feldeffekt-gesteuertes Halbleiterbauelement der vorstehend beschriebenen Art ist aus dem US-Patent 4 847 641 bekannt. Ein derartiges, in der Patentschrift "Emitter Switched Thyristor" (EST) genanntes Halbleiterbauelement ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Das in den Fig. 5 und 6 in seiner Struktur gezeigte, feldeffektgesteuerte Halbleiterbauelement besteht aus einer anodenseitigen Emitterzone 10, zwei daran anschließenden Basiszonen 20, 30 und zwei kathodenseitigen Emitterzonen 40, 44. Auf einer Isolierschicht 50, welche ein Teil der kathodenseitigen Basiszone 30 überdeckt, befindet sich ein Gate genannter Steuerelektrodenkontakt 60, der mit den kathodenseitigen Emittern 40, 44 und einem Kanalbereich 42, 43 einen Feldeffekttransistor bildet. Das Bauelement ist mit zwei Stromanschlüssen, einer Kathode 72 und einer Anode 74, ausgestattet.
In dem beschriebenen Bauelement sind zwei Thyristorstrukturen zu erkennen. Die erste, parasitäre Thyristorstruktur besteht aus der einen kathodenseitigen Emitterzone 40, den zwei daran anschließenden Basiszonen 30, 20 und der anodenseitigen Emitterzone 10 und darf in keinem Betriebszustand gezündet werden. Die zweite Thyristorstruktur mit der anderen kathodenseitigen Emitterstruktur 44, den zwei daran anschließenden Basiszonen 30, 20 und der anodenseitigen Emitterzone 10 bildet den Hauptstrompfad in eingeschaltetem Zustand.
Der kathodenseitige Emitter 40 ist über den Kathodenkontakt 72 mit der kathodenseitigen Basiszone 30 kurzgeschlossen. Um diesen Nebenschluß niederohmig zu gestalten, wird die Basiszone 30 in einem Teilbereich 32 stark dotiert. Die Hauptthyristorstruktur 44, 30, 20, 10 wird durch einen Feldeffekttransistor 40, 50, 60, 44 und Kanalbereich 42, 43 gesteuert.
Bei der in Fig. 5 dargestellten einen Ausführungsform des bekannten Halbleiterbauelements bestimmt die Dotierung in einem schwach dotierten Teilbereich 34 der Basiszone 30 die Schwellenspannung des Feldeffekttransistors und die Injektionseffizienz des kathodenseitigen Emitters 44. Wird das Halbleiterbauelement in Durchlaßrichtung gepolt und der Gateanschluß 60 des Feldeffekttransistors mit positivem Potential gegenüber Kathode angesteuert, bildet sich in der p-Basiszone 34 ein leitfähiger Kanal 42 aus, der die beiden kathodenseitigen Emitter 40, 44 niederohmig verbindet.
Gleichzeitig bildet sich ein leitfähiger Kanal 46 zwischen dem Emitter 44 und der ersten Basiszone 20. Der dadurch hervorgerufene Elektronenstrom wirkt als Steuerstrom für einen anodenseitigen pnp- Transistor und bietet den Zünd- bzw. Haltestrom für den Hauptthyristor 44, 34, 20, 10. Der über den Teilbereich 34 der Basiszone 30 zum Kathodenkontakt 72 abfließende Löcherstrom polt den n⁺-Emitter 44 in Durchlaßrichtung und die injizierten Elektronen verstärken die Leitwertmodulation der schwach dotierten n-Basiszone 20.
Die regenerative Aufsteuerung des Thyristors kann unterbrochen werden, indem das Gatepotential dem Kathodenpotential gleichgesetzt wird, so daß der n-leitende Kanal des Feldeffekttransistors verschwindet und der Elektronenstrom unterbrochen wird.
Dieser Vorgang führt zum Abschalten des Halbleiterbauelements.
Die Bauelementstruktur gem. Fig. 5 muß sehr sorgfältig optimiert werden, da der n⁺-Emitter der parasitären Thyristorstruktur 40, 30, 20, 10 teilweise in den gleichen Teilbereich 34 der Basiszone 30 wie der Emitter 44 eingebettet ist, aber in keinem Betriebszustand in Durchlaßrichtung gepolt werden darf. Diese Einschränkung erhöht den Zündstrom und limitiert den maximalen abschaltbaren Strom des Bauelements.
Eine günstigere, bekannte Ausführungsform ist in Fig. 6 dargestellt. In der Struktur gem. Fig. 6 ist die kathodenseitige Basiszone 34 aus der Fig. 5 in zwei Teilbereiche 34, 36 unterteilt, wobei die Teilbereiche 34, 36 durch einen n-dotierten Bereich 22 der ersten n-Basiszone 20 getrennt sind.
Der stark dotierte Teilbereich 32 sorgt für einen niederohmigen Nebenschluß des anodenseitigen Emitters 40. Der andere Teilbereich 34 definiert die Schwellenspannung des Kanalbereiches 42, und der Feldeffekttransistor 40, 42, 22 liefert den Zündstrom für den Hauptthyristor. Der unabhängig hergestellte Teilbereich 36 kann im Hinblick auf die Injektionseffizienz des n⁺-Emitters 44 und den Widerstand eines Nebenschlusses optimiert werden. Dieser Nebenschluß des Emitters 44 wird über eine ohmsche Kopplung des Teilbereiches 36 an den Kathodenkontakt 72 realisiert. Die Hauptthyristorstruktur 44, 36, 20, 10 wird durch einen leitfähigen Kanal 42, 22, 43 des Feldeffekttransistors mit der Kathode 72 verbunden.
Ein Ersatzschaltbild des Halbleiterbauelements gem. Fig. 6 ist in Fig. 7 veranschaulicht. Die Trennung der Teilbereiche 32, 36 erleichtert die Auslegung von Shortungswiderständen R1 und R2. Der Widerstand R1 soll so niederohmig wie möglich gehalten werden, und der Wert des Widerstandes R2 muß im Hinblick auf die Schalteigenschaften des Bauelements optimiert sein. Bei der Optimierung muß aber ein Kompromiß zwischen der Durchlaßspannung und dem maximal abschaltbaren Strom in Kauf genommen werden.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein feldeffektgesteuertes Halbleiterbauelement der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß das günstige Durchlaßverhalten eines Thyristors bei gleichzeitig erweitertem sicheren Arbeitsbereich (SOA) sichergestellt wird.
Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß derjenige Teilbereich der kathodenseitigen Basiszone, der an einen Hauptthyristoremitter angrenzt, oder ein zur kathodenseitigen Basiszone benachbart, aber separat liegendes p⁺-Gebiet über ein integriertes Bauelement mit nichtlinearer Strom-/Spannungskennlinie an den Kathodenkontakt angebunden ist.
Der Hauptthyristoremitter wird, wie in der vorbekannten Lösung, durch Einschalten des Feldeffekttransistors an das Potential der Kathode gebunden. Die nichtlineare Kopplung der an den Hauptthyristoremitter anschließenden Basiszone zeigt einen hohen Widerstand im Bereich von kleinen Stromdichten. Dies bewirkt schnelle Potantialanhebung dieses Gebietes und eine Durchlaßpolung des Hauptthyristoremitters, was zur regenerativen Aufsteuerung des Thyristors führt. Beim Abschalten des Feldeffekttransistors wird das elektrische Potential des Basisgebietes die Schleusenspannung des Koppelelements überschreiten; der über diesen Pfad abfließende Laststrom trifft einen niedrigen dynamischen Widerstand auf dem Weg zum Kathodenkontakt.
Im Durchlaßfall erhöht die erfindungsgemäße Anbindung des emitternaheliegenden Teilgebietes der kathodenseitigen Basiszone die Durchlaßpolung des Thyristoremitters und verbessert das Durchlaßverhalten des Bauelements. Der niedrige dynamische Widerstand der Basiskopplung bei hohen Stromdichten erleichtert andererseits das Abschaltung des Bauelements und erweitert den sicheren Arbeitsbereich.
Eine zweckmäßige Ausführungsform besteht in einer elektrischen Anbindung des emitteranliegenden Teilgebietes der kathodenseitigen Basiszone an den Kathodenkontakt über eine in Sperrichtung gepolte, monolithisch integrierte Zenerdiode bzw. Avalanche-Diode.
Eine zweite Ausführungsform nutzt die vorhandene Schicht aus polykristallinem Silizium zur Herstellung einer in Durchlaßrichtung gepolten Diodenkette, die dann als Koppelelement mit einer nichtlinearen Strom-/Spannungskennlinie eingesetzt wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.
Es zeigen
Fig. 1 eine Struktur eines feldeffektgesteuerten Halbleiterbauelements im Querschnitt;
Fig. 2a eine Struktur einer anderen Ausführungsform eines feldeffekt­ gesteuerten Halbleiterbauelements im Querschnitt;
Fig. 2b eine Struktur einer weiteren Ausführungsform eines feldeffekt­ gesteuerten Halbleiterbauelements im Querschnitt;
Fig. 2c eine Struktur einer zusätzlichen Ausführungsform eines feld­ effektgesteuerten Halbleiterbauelements im Querschnitt;
Fig. 3 ein Ersatzschaltbild für das in Fig. 2 dargestellte Halb­ leiterbauelement;
Fig. 4 eine Struktur einer weiteren Ausführungsform eines feldeffekt­ gesteuerten Halbleiterbauelements im Querschnitt;
Fig. 5 eine Struktur eines bekannten feldeffektgesteuerten Halbleiter­ bauelements im Querschnitt;
Fig. 6 eine Struktur eines weiteren bekannten feldeffektgesteuerten Halbleiterbauelements im Querschnitt und
Fig. 7 ein Ersatzschaltbild für das in Fig. 5 dargestellte Halbleiter­ bauelement.
Die Fig. 1 zeigt schematisch die Struktur eines feldeffektgesteuerten Halbleiterbauelements mit einer stark p-dotierten, anodenseitigen Emitterschicht 10, mit einer ersten Basiszone 20, bestehend aus einer n- dotierten Zone, mit einer zweiten Basiszone, die einen Teilbereich 32 mit starker p-Dotierung und einen Teilbereich 34 mit p-Dotierung sowie einen weiteren Teilbereich 36 mit p-Dotierung aufweist, und mit stark n- dotierten, kathodenseitigen Emitterzonen 40, 44.
Das Halbleiterbauelement ist mit einem Anodenanschluß A eines Anodenkontakts 74, einem Kathodenanschluß K eines Kathodenkontakts 72 und einen Gate-Anschluß G eines Gates 60 versehen. Das Gate 60 ist durch eine Isolierschicht 50 von den Basiszonen 20, 32, 34, 36 und den kathodenseitigen Emitterzonen 40, 44 getrennt. Die Teilbereiche 34, 36 der zweiten Basiszone sind durch einen n-dotierten Bereich 22 der ersten Basiszone 20 voneinander getrennt.
Das Halbleiterbauelement enthält eine Hauptthyristorstruktur mit der kathodenseitigen Emitterzone 44, der ersten und zweiten Basiszone 20, 30 und der anodenseitigen Emitterschicht 10. Diese Hauptthyristorstruktur wird mit einem Feldeffekttransistor gesteuert, der die kathodenseitigen Emitterzonen 40, 44, die Isolierschicht 50 und das Gate 60 umfaßt.
Der Kathodenkontakt 72 bildet einen ohmschen Kontakt sowohl mit der Emitterzone 40 als auch mit dem Teilbereich 32 der zweiten Basiszone. Die zweite Basiszone ist in die Teilbereiche 32, 34 und 36 aufgeteilt. Wie ersichtlich ist, besteht bei dem Halbleiterbauelement der Fig. 1 insoweit Übereinstimmung mit dem in Fig. 6 dargestellten bekannten Halbleiterbauelement. Gleiche Elemente wurden in den Fig. 1 bis 7 mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Halbleiterstruktur ist ein stark p- dotiertes Gebiet 38, das zur kathodenseitigen Basiszone benachbart ist, die an die Emitterzone 44 des Hauptthyristors angrenzt, über ein integriertes Bauelement mit nichtlinearer Strom-/Spannungskennlinie an den Kathodenkontakt 72 angebunden.
Im stark p-dotierten Teilbereich 32 der zweiten Basiszone ist ein stark n-dotiertes Gebiet 48 vorgesehen, das über einen ohmschen Kontakt und eine metallische Leitung, die als Leiterbahn ausgebildet ist und im Gegensatz zu der Darstellung gem. Fig. 1 in der dritten Dimension verläuft, mit einem Kontakt 76 verbunden, der an das Gebiet 38 angrenzt. Der pn-Übergang zwischen dem n⁺-Gebiet 48 und dem p⁺-Gebiet 32 wirkt wie eine in Sperrichtung gepolte Zenerdiode, die über die Kontakte 76, 78 und die Metalleiterbahn in der dritten Dimension an das Teilgebiet 36, 38 der Basiszone angeschlossen ist.
Das Teilgebiet 38 wurde zur Verbesserung des ohmschen Metall-/Halb­ leiterübergangs 76, 38 vorgesehen, kann aber ausgelassen werden, da ein Schottkykontakt an dieser Stelle den Betrieb des Bauelements nicht stören würde. Das Teilgebiet 36 kann daher auch direkt mittels eines Kontakts und einer metallischen Leitung an den Kontakt 78 angeschlossen sein.
Es ist aber auch möglich, daß bei der in Fig. 5 gezeigten Struktur der Teilbereich 34 entsprechend dem Gebiet 38 gem. Fig. 1 über einen Kontakt, einen metallischen Leiter und einen weiteren Kontakt mit einem stark n-dotierten Gebiet im Teilbereich 32 verbunden und damit an den Kathodenkontakt 72 angebunden ist, der sich dann nicht über den gesamten Teilbereich 32 erstreckt.
Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der der an den Emitter 44 des Hauptthyristors angrenzende Teilbereich 36 über eine Durchlaßrichtung gepolte Diodenkette an den Kathodenkontakt 72 angebunden ist.
Das in Fig. 2a dargestellte Halbleiterbauelement weist in lateraler Form die stark p-dotierte, anodenseitige Emitterschicht 10, die erste Basiszone 20 mit n-Dotierung, die zweite Basiszone mit den stark p- dotierten Teilbereich 32, dem p-dotierten Teilbereich 34 und dem von diesen Teilbereichen 32, 34 durch eine n-Schicht 22 getrennten Teilbereich 36 auf. Ebenfalls sind die Emitterzonen 40, 44 und das stark p-dotierte Gebiet 38 vorhanden. Ein Anodenanschluß A mit dem Anodenkontakt 74 und ein Kathodenanschluß K mit dem Kathodenkontakt 72 ist ebenso vorhanden. Ein Gate 60 befindet sich auf einer Isolierschicht 50, die sich vom Gebiet 38, das sie teilweise überdeckt, über den Teilbereich 36, die Emitterzone 44, die n-Schicht 22 der ersten Basiszone 20, den Teilbereich 34 bis zu einem stark n-dotierten Gebiet 40 erstreckt, das sie teilweise bedeckt. Der andere Teil des Gebiets 40 und der Teilbereich 32 wird vom Kathodenkontakt 72 bedeckt.
Die in Durchlaßrichtung gepolte Diodenkette wird durch eine abwechselnde p⁺- 61, 63 und eine n⁺-Dotierung 62, 64 einer Halbleiterschicht aus polykristallinem Silizium auf einer Isolierschicht und eine entsprechende Metallisierung 82, 84, 86 hergestellt.
In Fig. 2 wurde eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung als ein laterales Bauelement auf einem SOI-Substrat (Silicon On Insulator) gewählt. In diesem Fall ist die aktive Halbleiterschicht von einem Träger 5 durch eine Isolatorschicht 55, bevorzugt aus thermisch gewachsenem Siliziumoxid, getrennt. In dieser lateralen Ausführung des Bauelements ist kein Strompfad über eine parasitäre Thyristorstruktur vorhanden, weil die Teilbereiche 34, 36 der zweiten Basiszone durch den n-dotierten Teilbereich 22 getrennt sind. Der eine Teilbereich 36 ist vorgelagert und schirmt den Rest des Bauelements ab. Der Zündstrom kann durch einen leitfähigen Kanal des Feldeffekttransistors in einem abgeänderten Teil des Halbleiterbauelements geliefert werden.
Die Fig. 2b zeigt eine Ausführungsform, die sich von der Ausführungsform in Fig. 2a nur dadurch unterscheidet, daß der p-Basis- Teil 36 den Emitter 44 nicht mehr vollständig umhüllt. Das ergibt elektrisch eine noch bessere Entkopplung zwischen den Basis- Teilbereichen 36 und 34, was zu einer Verbesserung der Funktion des Hauptthyristors führt.
Die Fig. 2c zeigt eine Ausführungsform, die sich von der Ausführungsform in Fig. 2a nur dadurch unterscheidet, daß die p-Basis 30 durch die bis zur Isolierschicht 55 durchgehenden n⁺-Emitter 40 und 44 unterbrochen wird. Das führt zu einer idealen elektrischen Entkopplung der Teilbereiche 36 und 34 und zu einer Verbesserung der Funktion des Hauptthyristors.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen benötigen keine zusätzlichen Herstellungsschritte und können in normalem Prozeßablauf zur Herstellung des EST-Bauelements realisiert werden. Eine dritte Ausführungsform mit separat liegendem p⁺-Gebiet zeigt Fig. 4.
Die Ausführungsform gem. Fig. 4 stimmt bis auf die Lage des stark p- dotierten Gebiets 38 mit der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform überein. Das Gebiet 38 liegt in der ersten Basiszone 20 bzw. ist durch diese vom Teilbereich 36 getrennt. Das Gebiet 38 ist wie bei der Anordnung gem. Fig. 2 mit einer Metallisierung 82 verbunden, die auch mit der n-dotierten Schicht 61 der Diodenkette verbunden ist.
Die Fig. 3 zeigt das Ersatzschaltbild der oben beschriebenen Halbleiterbauelemente. Im Ersatzschaltbild ist das Bauelement mit nichtlinearer Strom-/Spannungskennlinie durch das Element D gekennzeichnet.
Die Ausführung von D als Diodenkette entspricht der Fig. 2; es könnte jedoch auch gem. Fig. 1 eine Zenerdiode angeführt werden. Es ist offensichtlich, daß diese Zenerdiode entsprechend Fig. 2 auch in Polysilizium-Technologie ausgeführt werden könnte.
Alle Ausführungen gelten sinngemäß für komplementär ausgeführte Strukturen, in denen n- und p-Gebiete jeweils in ihrem Leitfähigkeitstyp vertauscht sind.

Claims (7)

1. Feldeffekt-gesteuertes Halbleiterbauelement mit mindestens vier Zonen abwechselnd entgegengesetzten Leitungstyps, einer anodenseitigen Emitterzone, einer daran anschließenden ersten und zweiten Basiszone, einer kathodenseitigen Emitterzone und einer weiteren benachbart liegenden Emitterzone, wobei die letztgenannten beiden Emitterzonen Source und Drain eines MOS-Feldeffekt- Transistors bilden, mit einem Anodenkontakt, einem Kontakt an der kathodenseitigen Emitterzone und einem Steuerelektrodenkontakt des MOS-Feldeffekt-Transistors, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Teilbereich (34, 36) der kathodenseitigen Basiszone, der an eine Emitterzone (44) eines Hauptthyristors angrenzt oder ein zur kathodenseitigen Basiszone benachbartes, separates, stark p- dotiertes Gebiet (38) über ein integriertes Bauelement (D) mit nichtlinearer Strom-/Spannungskennlinie an den Kathodenkontakt (72) angebunden ist.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (D) eine in Sperrichtung betriebene Zenerdiode bzw. Avalanche-Diode ist.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (D) eine Kette von in Durchlaßrichtung betriebenen Dioden ist.
4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zener- bzw. Avalanche-Diode durch ein stark n-dotiertes Gebiet (48) innerhalb des stark p-dotierten Gebiets (32) der kathodenseitigen Basis-Zone gebildet wird.
5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Teilbereich (36) der kathodenseitigen Basiszone, der an die Emitterzone (44) eines Hauptthyristors angrenzt, oder das separate p-dotierte Gebiet (38) metallisch mit dem Anfang einer isolierten Halbleiterschicht verbunden sind, die abwechselnd stark p- und n-dotierte Zonen aufweist, und daß das Ende der Halbleiterschicht metallisch mit dem Kathodenkontakt (72) verbunden ist.
6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Teilbereich (36) der kathodenseitigen Basiszone, der an die Emitterzone (44) des Hauptthyristors angrenzt, die Emitterzone (44) nur teilweise umschließt.
7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Emitterzonen (40, 44) bis zur Isolierschicht (55) erstrecken und daß sich zwischen den Emitterzonen (40, 44) ein zur Basiszone (30) gehörender p-dotierter Teilbereich befindet.
DE4228832A 1992-08-29 1992-08-29 Feldeffekt-gesteuertes Halbleiterbauelement Expired - Fee Related DE4228832C2 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4228832A DE4228832C2 (de) 1992-08-29 1992-08-29 Feldeffekt-gesteuertes Halbleiterbauelement
US08/387,778 US5587595A (en) 1992-08-29 1993-08-19 Lateral field-effect-controlled semiconductor device on insulating substrate
PCT/EP1993/002216 WO1994006158A1 (de) 1992-08-29 1993-08-19 Feldeffektgesteurtes halbleiterbauelement
EP93919100A EP0657066A1 (de) 1992-08-29 1993-08-19 Feldeffektgesteuertes halbleiterbauelement
JP6506802A JPH08502858A (ja) 1992-08-29 1993-08-19 電界効果により制御される半導体素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4228832A DE4228832C2 (de) 1992-08-29 1992-08-29 Feldeffekt-gesteuertes Halbleiterbauelement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4228832A1 true DE4228832A1 (de) 1994-03-10
DE4228832C2 DE4228832C2 (de) 1994-11-24

Family

ID=6466754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4228832A Expired - Fee Related DE4228832C2 (de) 1992-08-29 1992-08-29 Feldeffekt-gesteuertes Halbleiterbauelement

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5587595A (de)
EP (1) EP0657066A1 (de)
JP (1) JPH08502858A (de)
DE (1) DE4228832C2 (de)
WO (1) WO1994006158A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4244272A1 (de) * 1992-12-28 1994-06-30 Daimler Benz Ag Feldeffektgesteuertes Halbleiterbauelement
EP0736910A2 (de) * 1995-04-03 1996-10-09 Fuji Electric Co. Ltd. Thyristor mit isoliertem Gate
WO2001054168A2 (de) * 2000-01-18 2001-07-26 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement und entsprechendes prüfverfahren
DE19508510C2 (de) * 1994-03-09 2001-10-11 Toshiba Kawasaki Kk Thyristor mit Halbleiterschalter und Halbleitergleichrichter

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3781452B2 (ja) * 1995-03-30 2006-05-31 株式会社東芝 誘電体分離半導体装置およびその製造方法
DE19638769C1 (de) * 1996-09-21 1998-03-05 Daimler Benz Ag Emittergesteuerter Thyristor
CN1259881C (zh) 1997-10-07 2006-06-21 奥特控制有限公司 电加热容器的改进
JPH11297981A (ja) * 1998-04-15 1999-10-29 Hitachi Ltd 複合半導体装置及びそれを使った電力変換装置
US20030122149A1 (en) * 1998-04-15 2003-07-03 Junichi Sakano Complex semiconductor device and electric power conversion appratus using it
DE19820956A1 (de) * 1998-05-11 1999-11-18 Daimler Chrysler Ag Halbleiter-Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung sowie Verwendung des Halbleiter-Bauelements
US6501109B1 (en) 2001-08-29 2002-12-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Active CMOS pixel with exponential output based on the GIDL mechanism
US7342282B2 (en) * 2004-09-10 2008-03-11 Altera Corporation Compact SCR device and method for integrated circuits

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0043009A2 (de) * 1980-06-26 1982-01-06 Siemens Aktiengesellschaft Steuerbarer Halbleiterschalter
US4847671A (en) * 1987-05-19 1989-07-11 General Electric Company Monolithically integrated insulated gate semiconductor device
DE3942490A1 (de) * 1989-12-22 1991-06-27 Daimler Benz Ag Feldeffekt-gesteuertes halbleiterbauelement

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD154049A1 (de) * 1980-10-30 1982-02-17 Siegfried Wagner Steuerbares halbleiterbauelement
DE3465859D1 (en) * 1984-04-11 1987-10-08 Siemens Ag Electronic switch
JPS6399569A (ja) * 1986-05-29 1988-04-30 Meidensha Electric Mfg Co Ltd ゲ−トタ−ンオフサイリスタ
EP0409010A1 (de) * 1989-07-19 1991-01-23 Asea Brown Boveri Ag Abschaltbares Leistungshalbleiterbauelement
JPH03253078A (ja) * 1989-12-21 1991-11-12 Asea Brown Boveri Ag 遮断可能なパワー半導体素子
JPH04291767A (ja) * 1991-03-20 1992-10-15 Fuji Electric Co Ltd 伝導度変調型ｍｏｓｆｅｔ
JP3111576B2 (ja) * 1992-01-06 2000-11-27 富士電機株式会社 半導体装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0043009A2 (de) * 1980-06-26 1982-01-06 Siemens Aktiengesellschaft Steuerbarer Halbleiterschalter
US4847671A (en) * 1987-05-19 1989-07-11 General Electric Company Monolithically integrated insulated gate semiconductor device
DE3942490A1 (de) * 1989-12-22 1991-06-27 Daimler Benz Ag Feldeffekt-gesteuertes halbleiterbauelement

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
US-Z.: IEEE Electron Device Letters, Bd. 11, 1990, S. 75-77 *
US-Z.: IEEE Electron Device Letters, Bd. 12, 1991, S. 387-389 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4244272A1 (de) * 1992-12-28 1994-06-30 Daimler Benz Ag Feldeffektgesteuertes Halbleiterbauelement
US5710444A (en) * 1992-12-28 1998-01-20 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Insulated gate bipolar transistor having a coupling element
DE19508510C2 (de) * 1994-03-09 2001-10-11 Toshiba Kawasaki Kk Thyristor mit Halbleiterschalter und Halbleitergleichrichter
EP0736910A2 (de) * 1995-04-03 1996-10-09 Fuji Electric Co. Ltd. Thyristor mit isoliertem Gate
EP0736910A3 (de) * 1995-04-03 1997-09-03 Fuji Electric Co Ltd Thyristor mit isoliertem Gate
WO2001054168A2 (de) * 2000-01-18 2001-07-26 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement und entsprechendes prüfverfahren
WO2001054168A3 (de) * 2000-01-18 2001-12-27 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement und entsprechendes prüfverfahren
US6762440B1 (en) 2000-01-18 2004-07-13 Infineon Technologies Ag Semiconductor component and corresponding test method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08502858A (ja) 1996-03-26
WO1994006158A1 (de) 1994-03-17
EP0657066A1 (de) 1995-06-14
US5587595A (en) 1996-12-24
DE4228832C2 (de) 1994-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4100444C2 (de)
DE2707744C2 (de)
DE102010000531B4 (de) Halbleiterbauelement, elektronische Komponente und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements
EP0043009A2 (de) Steuerbarer Halbleiterschalter
DE102011082290A1 (de) Lateraler bipolartransistor mit isolierter gate-elektrode
DE3737790C2 (de)
DE19526537A1 (de) Thyristor
DE4228832C2 (de) Feldeffekt-gesteuertes Halbleiterbauelement
EP0520355B1 (de) Mittels Steuerelektrode abschaltbares Leistungshalbleiter-Bauelement sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE4039012C2 (de) Mos-Halbleiterbauelement
DE19528998A1 (de) Bidirektionaler Halbleiterschalter und Verfahren zu seiner Steuerung
DE4310606C2 (de) GTO-Thyristoren
DE19521751A1 (de) MOS-gesteuerter Thyristor
EP0976157A2 (de) Emittergesteuerter thyristor
DE3942490C2 (de) Feldeffekt-gesteuertes Halbleiterbauelement
EP1259989B1 (de) Monolithisch integriertes halbleiterbauelement
DD154049A1 (de) Steuerbares halbleiterbauelement
DE10350162B4 (de) Halbleiterbauteil
DE10126309A1 (de) Rückwärtssperrendes Leistungshalbleiterbauelement
DE2456635C3 (de) Integrierte Halbleiterschaltung mit negativem Widerstand
EP0060912A1 (de) Thyristor mit einem abschaltbaren Emitter-Kurzschluss
WO1994015365A1 (de) Feldeffektgesteuertes halbleiterbauelement
DE3632642A1 (de) Halbleiter-leistungs-bauelement
DE10245050B4 (de) IGBT mit integriertem Freilaufelement und Halbleiterschaltungsanordnung
DE4143346A1 (de) Integrierte leistungsschalterstruktur

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8325 Change of the main classification

Ipc: H01L 29/744

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70567 STUTTGART, DE

8339 Ceased/non-payment of the annual fee