DE4304273C2

DE4304273C2 - Schalt-Bauelement

Info

Publication number: DE4304273C2
Application number: DE4304273A
Authority: DE
Inventors: Mitsuru Mariyama; Nobuyuki Kato
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-02-14
Filing date: 1993-02-12
Publication date: 1999-06-10
Anticipated expiration: 2013-02-13
Also published as: DE4304273A1; US5293051A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung, wie einen Phototriac oder einen Photothyristor, mit einem MOSFET zum Schalten beim Nulldurchgang. Spezieller betrifft sie das Verhindern des Durchbruchs des Gateisolierfilms eines MOSFET.

Fig. 5 zeigt schematisch einen Querschnitt eines herkömmli chen Phototriacs, wie er in ähnlicher Bauweise in US-A-4 489 340 und US-A-4 612 562 beschrieben ist. Dieser Phototriac weist einen ersten und einen zweiten p⁺-Gatebereich 2 bzw. 3 sowie p⁺-Anodenberei che 4 bzw. 5 auf, die symmetrisch außerhalb derselben in der Oberflächenschicht eines n-Halbleitersubstrats 1 ausgebildet sind. Ein erster und ein zweiter n⁺-Kathodenbereich 14 bzw. sind in der Oberflächenschicht des ersten bzw. zweiten p⁺-Gatebereichs 2 bzw. 3 ausgebildet.

Spezieller weist ein erster Thyristor den p⁺-Anodenbereich 4, das n-Substrat 1, den p⁺-Gatebereich 2 und den n⁺-Katho denbereich 14 auf. Ein zweiter Thyristor weist den p⁺-Ano denbereich 5, das n-Substrat 1, den p⁺-Gatebereich 3 und den n⁺-Kathodenbereich 15 auf.

Vom ersten und zweiten p⁺-Anodenbereich 4 bzw. 5 weist jeder rechteckige Ringform auf. Spezieller repräsentieren die Ano denbereiche 4 und 5, die im Querschnitt von Fig. 1 als zwei voneinander isolierte Bereiche dargestellt sind, verschiede ne Abschnitte eines kontinuierlichen Rings. Ein erster und ein zweiter p^--Wannenbereich 6 bzw. 7 sind innerhalb des er sten und zweiten Anodenbereichs 4 bzw. 5 angeordnet.

In der Oberflächenschicht des ersten und des zweiten Wannen bereichs 6 bzw. 7 sind ein erster und ein zweiter Source bereich 8 bzw. 9 vom n⁺-Typ ausgebildet, und dann sind je weils ein erster und ein zweiter Drainbereich 10 bzw. 11 vom n⁺-Typ ausgebildet. Zwischen dem ersten Sourcebereich 8 und dem ersten Drainbereich 10 sind ein erster Gateoxidfilm und eine erste Gateelektrode 19 über den ersten Wannenbereich 6 gestapelt. In ähnlicher Weise sind zwischen dem zweiten Sourcebereich 9 und dem zweiten Drainbereich 11 ein zweiter Gateoxidfilm 13 und eine zweite Gateelektrode 20 auf dem zweiten Wannenbereich 7 aufgestapelt.

Spezieller weist ein erster MOSFET die Wanne 6, die Source 8, den Drain 10, den Gateoxidfilm 12 und die Gateelektrode 19 auf. Ähnlich weist ein zweiter MOSFET die Wanne 7, die Source 9, den Drain 11, den Gateoxidfilm 13 und die Gate elektrode 20 auf. Diese MOSFETs verleihen dem Phototriac von Fig. 5 eine Nulldurchgang-Schaltfunktion.

Die Oberfläche des n-Substrats 1 ist mit halbisolierendem Polysilizium 16 mit zur Passivierung eindotiertem Sauer stoff abgedeckt. Die Fremdstoffkonzentration des n-Substrats 1 liegt ungefähr zwischen 10¹³-10¹⁵ cm^-3. Der halbisolie rende Polysiliziumfilm 16 mit dem eindotierten Sauerstoff wird als Passivierungsfilm zum Unterdrücken einer Verringe rung der Durchbruchspannung des Bauelements dadurch verwen det, daß verhindert wird, daß das Potential des mit den Gateelektroden 19 und 20 des MOSFET verbundenen Anschluß drahts die Oberfläche des n-Substrats 1 beeinflußt.

Ein Siliziumnitridfilm 17 ist auf dem halbisolierenden Poly siliziumfilm 16 angeordnet, welche Filme von einem Silizium oxidfilm 18 abgedeckt werden.

Eine erste und eine zweite Anschlußklemme T₁ und T₂ werden zum elektrischen Verbinden mit einer externen Schaltung ge nutzt. Die erste Klemme T₁ ist mit dem ersten Anodenbereich 4, dem zweiten Kathodenbereich 15 und dem ersten Sourcebe reich 8 über jeweils entsprechende Elektroden verbunden (in Fig. 5 schraffiert). Die zweite Klemme T₂ ist mit dem zwei ten Anodenbereich 5, dem ersten Kathodenbereich 14 und dem zweiten Sourcebereich 9 über jeweilige Elektroden verbunden.

Der erste Drainbereich 10 ist mit dem zweiten Gatebereich 3 verbunden, und der zweite Drainbereich 11 ist mit dem ersten Gatebereich 2 verbunden. Der erste Gatebereich und der erste Kathodenbereich 14 sind über einen ersten Widerstand 21 mit einander verbunden, und der zweite Gatebereich 3 und der zweite Kathodenbereich 15 sind über einen zweiten Widerstand 22 miteinander verbunden. Obwohl die Widerstände 21 und 22 in Fig. 5 als Schaltungselementsymbole dargestellt sind, werden sie tatsächlich durch Ionenimplantation in die Ober flächenschicht des n-Substrats 1 gebildet. Gateelektroden 19 und 20 sind mit einem n⁺-Kanalstopper 23 verbunden, der im Randabschnitt des n-Substrats 1 ausgebildet ist.

Fig. 6 ist ein Ersatzschaltbild, das das Schalt-Bauelement von Fig. 5 repräsentiert. Aus Fig. 6 ist erkennbar, daß ein Paar Thyristoren mit jeweils pn-pn-Struktur an die parallel zwischen die zwei Klemmen T₁ und T₂ geschaltet ist. Diese Thyristoren werden von zwei MOSFETs mit entsprechenden Gate elektroden 19 und 20 gesteuert. Spezieller arbeiten diese Thyristoren so, daß sie Strom nur dann durchlassen, wenn die zwischen die Anschlüsse T₁ und T₂ gelegte Spannung niedriger ist als die Schwellenspannung des entsprechenden MOSFET und wenn die jeweiligen Gatebereiche 2 und 3 Licht empfangen.

Die Durchbruchspannung des Phototriacs von Fig. 5 wird durch folgende Faktoren bestimmt:

1. (1) die Fremdstoffkonzentration des n-Substrats 1;
2. (2) die Tiefe der p-Gatebereiche 2 und 3 sowie der Anoden bereiche 4 und 5;
3. (3) das Planarmuster der p-Gateelektroden 2 und 3 sowie der Anodenbereiche 4 und 5; (4) die Sauerstoffkonzentration im halbisolierenden Polysi liziumfilm 16;
4. - wobei (1) den größten Einfluß hat.

Die Durchbruchspannung des Gates des MOSFET wird durch fol gende Faktoren bestimmt:

1. (1) die Dicke der Gateoxidfilme 12 und 13; und
2. (2) die Dicke des Siliziumoxidfilms 18 (üblicherweise durch

CVD hergestellt) unterhalb des Anschlußdrahtes, der die Gateelektroden

19

und

20

mit dem Kanalstopper

23

verbindet.

Der Gateoxidfilm muß ein Oxidfilm hoher Qualität sein; er wird üblicherweise durch thermische Oxidation gebildet. Die Dicke des Gateoxidfilms beträgt angesichts des Herstellpro zesses etwa 1,2 µm. Phosphor ist von der Oberfläche des Gateoxidfilms her leicht eindiffundiert, um Na⁺-Ionen im Gateoxidfilm zu gettern, die die Ursache für Instabilitäten der Schwellenspannung des MOSFET sind. Die Diffusionstiefe des Phospors in den Gateoxidfilm beträgt z. B. etwa 100 nm (1000 Å). Hierbei beträgt die Durchbruchspannung des Gate oxidfilms ungefähr 900-1000 Volt.

Wenn der spezifische Widerstand des n-Substrats 1 ungefähr 400 Ω . cm beträgt und ungefähr 30% Sauerstoff in den halb isolierenden Polysiliziumfilm eindotiert ist, beträgt die Durchbruchspannung des Phototriacs ungefähr 700-900 Volt.

Das bedeutet, daß dann, wenn die Durchbruchspannung des Pho totriacs aufgrund von Schwankungen im spezifischen Wider stand des n-Substrats 1 einen höheren Wert als etwa 900 Volt annimmt, keine Spanne für die Durchbruchspannung von unge fähr 900-1000 Volt des MOSFET ist. Daher bestand eine Schwierigkeit dahingehend, daß der MOSFET vor dem Phototriac durchbricht, da beim Schalt-Bauelement von Fig. 5 die zwi schen die Klemmen T₁ und T₂ gelegte Spannung an beiden Sei ten des Gateoxidfilms des MOSFET anliegt.

Angesichts des Vorstehenden liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Durchbrüche in einem Gateisolierfilm eines MOSFET in einem Schalt-Bauelement, wie einem Phototriac oder einem Photothyristor mit einem MOSFET zum Schalten beim Nulldurch gang zu verhindern.

Das erfindungsgemäße Schalt-Bauelement ist in einer Haupt fläche eines n-Halbleitersubstrats ausgebildet und weist einen Thyristor und einen MOSFET für Nulldurchgang-Schalt funktion für diesen Thyristor auf, wobei der MOSFET eine Gateelektrode aufweist, die während des normalen Betriebszu standes elektrisch mit dem n-Substrat verbunden ist.

Das Schalt-Bauelement weist ferner eine Spannungsklemmschal tung auf, um zu verhindern, daß die an die Gateelektrode des MOSFET gelegte Spannung eine vorgegebene Spannung über schreitet. Die Spannungsklemmschaltung beinhaltet einen n⁺- Kontaktbereich, der in der Oberflächenschicht des n-Sub strats ausgebildet ist und elektrisch mit der Gateelektrode verbunden ist, sowie einen p-Schutzring, der den n⁺-Kontakt bereich umgibt, wodurch sich eine Verarmungsschicht über die gesamte Innenseite des p-Schutzrings erstreckt, wenn die an die Gateelektrode gelegte Spannung die vorgegebene Spannung überschreitet, und wobei der n⁺-Kontaktbereich elektrisch vom n-Substrat isoliert ist.

Beim erfindungsgemäßen Schalt-Bauelement wird die maximale an das Gate des MOSFET gelegte Spannung durch eine Klemm schaltung festgeklemmt, so daß Durchbrüche des Gateoxidfilms des MOSFET verringert werden können. Darüber hinaus kann, da der Einfluß des Potentials des mit der Gateelektrode des MOSFET verbundenen Anschlußdrahtes verringert werden kann, ein Siliziumoxidfilm statt des halbisolierenden Polysili ziumfilms 16 und des Silziumnitridfilms 17 auf der Oberflä che des n-Substrats verwendet werden, was zu einer Verringe rung der Herstellkosten des Schalt-Bauelements führt.

Weitere Merkmale, Erschei nungsformen und Vorteile der Erfindung werden aus den fol genden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbin dung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher erkennbar.

Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt eines Schaltbauele ments gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 2 ist ein perspektivischer Querschnitt einer Spannungs klemmschaltung im Schalt-Bauelement von Fig. 1;

Fig. 3 ist ein perspektivischer Querschnitt, der ein anderes Beispiel einer Spannungsklemmschaltung zeigt;

Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Ab stand und der Durchschlagspannung in der Spannungsklemm schaltung von Fig. 2 zeigt;

Fig. 5 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein her kömmliches Schalt-Bauelement;

Fig. 6 ist ein Ersatzschaltbild, das das Schalt-Bauelement von Fig. 5 repräsentiert.

In diesen Zeichnungen werden gleiche oder entsprechende Kom ponenten mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird nachfolgend ein Schalt-Bau element gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung be schrieben.

Das Schalt-Bauelement von Fig. 1 ist dem von Fig. 5 ähnlich und weist zusätzlich zwei Spannungsklemmschaltungen auf, die nachfolgend beschrieben werden.

Im Schalt-Bauelement von Fig. 1 liegt ein n-Substrat 1 vor, das aus einem mit einem n-Fremdstoff mit einer Konzentration von z. B. 10¹³-10¹⁵ cm^-3 dotierten Siliziumeinkristall be steht. In der Oberflächenschicht des n-Substrats 1 sind durch Dotieren mit Bor symmetrisch ein erster und ein zwei ter p-Gatebereich 2 bzw. 3, ein erster und ein zweiter Ano denbereich 4 bzw. 5 sowie ein erster und ein zweiter p- Schutzring 24 bzw. 25 ausgebildet. Jeder der Anodenbereiche 4 und 5 weist eine integrierte Konfiguration zweier Ringe auf. Der erste p-Schutzring 24 wird vom linken Ring des er sten Anodenbereichs 4 umgeben, und der zweite p-Schutzring 25 wird vom rechten Ring des zweiten Anodenbereichs 25 umge ben. Diese p-Schutzringe 24 und 25 können in der Nähe der p-Gatebereiche 2 und 3 ausgebildet sein.

Durch Eindotieren von Bor wird eine erste p^--Wanne 6 im rechten Ring des ersten Anodenbereichs 4 ausgebildet. Ähn lich wird eine zweite p-Wanne 7 im linken Ring des zweiten Anodenbereichs 5 ausgebildet. Durch Eindotieren von Phosphor werden ein erster und ein zweiter n⁺-Kathodenbereich 14 bzw. 15 in der Oberflächenschicht des ersten bzw. zweiten p-Gate bereichs 2 bzw. 3 ausgebildet. Gleichzeitig wird ein n⁺- Kanalstopper 23 ausgebildet.

Durch Eindotieren von Phosphor werden ein erster und ein zweiter n⁺-Sourcebereich 8 bzw. 9 sowie ein erster und ein zweiter n⁺-Drainbereich 10 bzw. 11 in der Oberflächenschicht des ersten bzw. zweiten Wannenbereichs 6 und 7 ausgebildet. Ein erster und ein zweiter n⁺-Kontaktbereich 28 bzw. 29 wer den jeweils so ausgebildet, daß sie vom ersten bzw. zweiten p-Schutzring 24 bzw. 25 umgeben werden. Die n⁺-Kontaktberei che 28 und 29 können in einem anderen Dotierschritt als dem jenigen zum Ausbilden der Sourcebereiche 8 und 9 und der Drainbereiche 10 und 11 hergestellt sein, um die Schwellen spannung eines MOSFET unabhängig steuern zu können.

Ein erster, flacher p⁺-Bereich 26 wird entlang dem Innenum fang des linken Rings des ersten Anodenbereichs 4 und ent lang des Außenumfangs des umgebenden ersten p-Schutzrings 24 ausgebildet. Gleichzeitig wird ein zweiter, flacher p⁺-Be reich 27 entlang dem Innenumfang des rechten Rings des zwei ten Anodenbereichs 5 und entlang des Außenumfangs des zwei ten p-Schutzrings 25 ausgebildet.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1 befinden sich der erste und der zweite p-Schutzring 24 und 25 in einem potentialun gebundenen Zustand. Die Durchbruchspannung zwischen den p⁺- Schutzringen 24 und 25 sowie den Anodenbereichen 4 und 5 wird so eingestellt, daß eine vorgegebene Spannung durch die Tiefe, die Fremdstoffkonzentration und den Abstand der fla chen p⁺-Bereiche 26 und 27 erzielt wird. Die Durchbruchspan nung innerhalb der p-Schutzringe 24 und 25 wird so einge stellt, daß eine vorgegebene Spannung durch die Dotiertiefe, die Fremdstoffkonzentration und den Abstand der inneren Um fangsflächen erzielt wird. Ferner wird die Durchbruchspan nung des pn-Übergangs zwischen den n⁺-Kontaktbereichen 28 und 29 sowie den p-Schutzringen 24 und 25 auf einen vorgege benen Wert eingestellt.

Genauer gesagt, weist eine erste Spannungsklemmschaltung den ersten p-Schutzring 24, den ersten, flachen p⁺-Bereich 26 und den ersten n⁺-Kontaktbereich 28 auf. Ähnlich weist eine zweite Spannungsklemmschaltung den zweiten p-Schutzring 25, den zweiten, flachen p⁺-Bereich 27 sowie den zweiten n⁺- Kontaktbereich 29 auf. Die Schwellenspannungen der zwei MOSFETs werden dadurch genau eingestellt, daß die Fremd stoffkonzentration der Wannenbereiche 6 und 7, der Kanalab stand zwischen der Source und dem Drain sowie die Dicke des Gateoxidfilms eingestellt werden. Das Dotieren der oben an gegebenen p- und n-Fremdstoff kann unter Verwendung von Ionenimplantation und thermischer Diffusion erfolgen.

Auf der Oberfläche des n-Substrats 1 wird ein Siliziumoxid film 18 ausgebildet. Zwischen den Sourcebereichen 8 und 9 sowie den Drainbereichen 10 und 11 wird der Siliziumoxidfilm 18 als Gateoxidfilm 12 bzw. 13 verwendet. Auf den Gateoxid filmen 12 und 13 werden jeweils Gateelektroden 19 bzw. 20 ausgebildet. An einer gewünschten Stelle wird im Silizium oxidfilm 18 ein Kontaktloch ausgebildet, und es wird eine Aluminiumelektrode hergestellt. Durch einen Aluminiuman schlußdraht auf dem Siliziumoxidfilm 18 werden der erste n⁺- Kontaktbereich 28 und die Gateelektrode 19 des ersten MOSFET angeschlossen. Ähnlich werden der zweite n⁺-Kontaktbereich 29 und die Gateelektrode 20 des zweiten MOSFET angeschlos sen.

Obwohl die erste und die zweite Spannungsklemmschaltung vom ersten bzw. zweiten Anodenbereich 4 bzw. 5 im Ausführungs beispiel von Fig. 1 umgeben werden, können die Klemmschal tungen in der Nähe der p-Gatebereiche 2 und 3 ausgebildet sein, oder sie können von den p-Gatebereichen 2 und 3 um schlossen werden. Obwohl in Fig. 1 ein Phototriac mit zwei Photothyristoren dargestellt ist, kann die Erfindung auf einen einzelnen Photothyristor angewendet werden.

Fig. 2 zeigt ein vergrößertes Diagramm der ersten Spannungs klemmschaltung von Fig. 1. Der Einfachheit halber ist nur der Bereich dargestellt, der vom linken Ring des ersten Ano denbereichs 4 umgeben wird. Aus demselben Grund ist nur ein Querschnitt des ersten, flachen p⁺-Bereichs 26 dargestellt.

Wenn eine zwischen die Klemmen T₁ und T₂ des Schalt-Bauele ments gelegte Vorspannung kleiner als eine Durchschlagspan nung V_P ist, die eine Durchschlagspannung V_P1 über den Ab stand L₁ zwischen dem p-Schutzring 24 im potentialfreien Zu stand und dem Anodenbereich 4, sowie eine Durchschlagspan nung V_P2 über den Abstand L₂ der Innenumfangsflächen des p- Schutzrings 24 beinhaltet, ist der n⁺-Kontaktbereich 28 ge genüber dem n-Substrat 1 leitend, so daß das Potential V_G dieses n⁺-Kontaktbereichs 28 mit demjenigen des n-Substrats 1 identisch wird. Wenn eine Vorspannung angelegt wird, die die Durchschlagspannung V_P überschreitet, erstreckt sich eine Verarbeitungsschicht ganz zwischen dem Anodenbereich 4 und dem p-Schutzring 24. Auch erstreckt sich eine Verar mungsschicht durch das Innere des p-Schutzrings 24, so daß der n⁺-Kontaktbereich 28 elektrisch vom n-Substrat 1 iso liert-ist. Im Ergebnis wird der n⁺-Kontaktbereich 28 auf eine konstante Spannung geklemmt. Der flache p⁺-Bereich 26, von dem nur der Querschnitt zu sehen ist, wird durch Ionen implantation oder dergleichen gebildet, um die Durchschlag spannung genauer einzustellen.

Fig. 3 veranschaulicht ein anderes Beispiel einer Spannungs klemmschaltung bei der Erfindung. Bei der Spannungsklemm schaltung von Fig. 3 dient die Anode 4 auch als den n⁺-Kon taktbereich 28 umschließender Schutzring. Anders gesagt, entspricht die Spannungsklemmschaltung von Fig. 3 derjenigen von Fig. 2, wobei der Abstand L₁ weggefallen ist. Daher wird bei der Spannungsklemmschaltung von Fig. 3 die maximale an den n⁺-Kontaktbereich 28 gelegte Klemmspannung zum Erzielen eines vorgegebenen Wertes eingestellt, was dadurch erfolgt, daß der Abstand L₃ der Innenumfangsflächen des Anodenbe reichs 4 eingestellt wird. Anders gesagt, erstreckt sich, wenn die Vorspannung einen vorgegebenen Wert überschreitet, eine Verarbeitungsschicht durch das Innere des Anodenbe reichs 4, wodurch der n⁺-Kontaktbereich 28 elektrisch vom n-Substrat 1 isoliert wird.

Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Ab stand W = L₁ + (L₂/2) und der Durchschlagspannung V_P in der Spannungsklemmschaltung von Fig. 2 zeigt. Die Abszisse re präsentiert den Abstand W (µm), und die Ordinate repräsen tiert die Durchschlagspannung V_P (V). Die geneigte gerade Linie repräsentiert die Beziehung, wie sie durch Berechnung bestimmt wurde, und die zwei schwarzen Punkte repräsentieren experimentelle Daten. Eine Spannungsklemmschaltung kann un ter Verwendung dieses Diagramms entworfen werden.

Bei der Messung der experimentellen Daten von Fig. 4 betrug der spezifische Widerstand des n-Siliziumsubstrats 1 50 Ω . cm; die Fremdstoffkonzentration in der Nähe der Ober fläche des p-Schutzrings 24 betrug 2 × 10¹⁷ cm^-3; der p- Schutzring 24 wies eine Tiefe von 37 µm und eine Fremdstoff konzentration von 2 × 10¹⁷ cm^-3 an der Oberfläche auf; der n-Kontaktbereich 28 wies eine Tiefe von 3,8 µm und eine Fremdstoffkonzentration von 3 × 10¹⁹ cm^-3 an der Oberfläche auf.

Gemäß der Erfindung wird die maximale an das Gate des MOSFET mit Nulldurchgang-Schaltfunktion eines Schalt-Bauelements gelegte Spannung begrenzt, wodurch Durchschläge des Gate oxidfilms dieses MOSFET verringert werden können. Auch wird das auf das Substrat bezogene Potential des mit dem Gate des MOSFET verbundenen Anschlußdrahtes verringert, um das Erfor dernis eines Passivierungsfilms aus halbisolierendem Poly silizium auf dem n-Substrat sowie eines Siliziumnitridfilms zu vermeiden, was dazu führt, daß die Herstellkosten des Schalt-Bauelements verringert werden.

Claims

1. Schalt-Bauelement, das auf der Hauptfläche eines n-Halb leitersubstrats (1) ausgebildet ist, mit

1. einem Thyristor (4, 1, 2, 14);
2. einem MOSFET (7, 9, 11, 13, 20) zum Versehen des Thyri stors (4, 1, 2, 14) mit einer Nulldurchgang-Schaltfunk tion, welcher MOSFET eine während des normalen Betriebszu standes mit dem n-Substrat elektrisch verbundene Gateelek trode (20) aufweist; und mit
3. einer Spannungsklemmschaltung (25, 29; 5, 29) zum Verhin dern, daß die an die Gateelektrode (20) gelegte Spannung einen vorgegebenen Wert überschreitet, wobei die Span nungsklemmschaltung einen n⁺-Kontaktbereich (29) aufweist, der in der Oberflächenschicht des n-Substrats (1) ausge bildet ist und mit der Gateelektrode (20) verbunden ist;

dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsklemmschaltung (25, 29; 5, 29) einen p-Schutz ring (25; 5) aufweist, der den n⁺-Kontaktbereich (29) um gibt, wobei sich eine Verarmungsschicht durch das gesamte Innere des p-Schutzrings (25; 5) erstreckt, wenn die an die Gateelektrode (20) angelegte Spannung eine vorgegebene Span nung überschreitet, um den n⁺-Kontaktbereich (29) elektrisch vom n-Substrat (1) zu isolieren.

2. Schalt-Bauelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:

1. einen zweiten Thyristor (5, 1, 3, 15), der so ausgebildet ist, daß er zusammen mit dem ersten Thyristor (4, 1, 2, 14) einen Triac bildet;
2. einen zweiten MOSFET (6, 8, 10, 12, 19) zum Versehen des zweiten Thyristors (5, 1, 3, 15) mit einer Nulldurchgang- Schaltfunktion, welcher zweite MOSFET eine während des nor malen Betriebszustandes mit dem n-Substrat elektrisch ver bundene zweite Gateelektrode (19) aufweist; und
3. eine zweite Spannungsklemmschaltung (24, 28) zum Verhin dern, daß die an die zweite Gateelektrode (19) gelegte Span nung einen vorgegebenen Wert überschreitet, welche zweite Spannungsklemmschaltung folgendes aufweist;
- 1. einen zweiten n⁺-Kontaktbereich (28), der in der Oberflä chenschicht des n-Substrats (1) ausgebildet ist und mit der zweiten Gateelektrode (19) verbunden ist; und
- 2. einen zweiten p-Schutzring (24), der den zweiten n⁺-Kon taktbereich (28) umgibt;
- 3. wobei sich eine Verarmungsschicht durch das gesamte In nere des zweiten p-Schutzrings (24) erstreckt, wenn die an die zweite Gateelektrode (19) angelegte Spannung eine vorge gebene Spannung überschreitet, um den zweiten n⁺-Kontaktbe reich (28) elektrisch vom n-Substrat (19) zu isolieren.

3. Schalt-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß sich der erste p-Schutzring (25) im potentialfreien Zustand befindet.

4. Schalt-Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß sich der erste und der zweite p-Schutzring (25, 24) im potentialfreien Zustand befinden.

5. Schalt-Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß ein erster und ein zweiter Thyristor (4, 1, 2, 14; 5, 1, 3, 15) einen ersten bzw. einen zweiten Anodenbereich (4, 5) aufweisen, die den ersten bzw. zweiten p-Schutzring (25, 24) umgeben.

6. Schalt-Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß erste, flache p⁺-Bereiche (27) entlang dem Außen umfang des ersten p-Schutzrings (25) und dem Innenumfang des gegenüberliegenden zweiten Anodenbereichs (5) ausgebildet sind und zweite, flache p⁺-Bereiche (26) entlang dem Außen umfang des zweiten p-Schutzrings (24) und dem Innenumfang des gegenüberliegenden ersten Anodenbereichs (4) ausgebildet sind.

7. Schalt-Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß der erste und der zweite Thyristor (4, 1, 2, 14; 5, 1, 3, 15) einen ersten bzw. zweiten Anodenbereich (4, 5) aufweisen und der erste und der zweite p-Schutzring (25, 24) integral mit dem zweiten bzw. ersten Anodenbereich (5, 4) ausgebildet sind.

8. Schalt-Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß der erste und der zweite Thyristor (4, 1, 2, 14; 5, 1, 3, 15) einen ersten bzw. einen zweiten Anodenbereich (4, 5) aufweisen, die in der Oberflächenschicht des n-Substrats (1) ausgebildet sind, und daß der zweite und der erste MOSFET (6, 8, 10, 12, 19; 7, 9, 11, 13, 20) in p-Wannen (6, 7) ausgebildet sind, die vom ersten bzw. zweiten Anodenbe reich (4, 5) umgeben werden.