HU181246B - High voltage solid state switch - Google Patents
High voltage solid state switch Download PDFInfo
- Publication number
- HU181246B HU181246B HU80803113A HU311380A HU181246B HU 181246 B HU181246 B HU 181246B HU 80803113 A HU80803113 A HU 80803113A HU 311380 A HU311380 A HU 311380A HU 181246 B HU181246 B HU 181246B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- region
- anode
- gate
- cathode
- type
- Prior art date
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 title abstract description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 14
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 10
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/76297—Dielectric isolation using EPIC techniques, i.e. epitaxial passivated integrated circuit
-
- 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
-
- 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
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
-
- 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
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7391—Gated diode structures
- H01L29/7392—Gated diode structures with PN junction gate, e.g. field controlled thyristors (FCTh), static induction thyristors (SITh)
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Thyristors (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
- Use Of Switch Circuits For Exchanges And Methods Of Control Of Multiplex Exchanges (AREA)
Abstract
Ein Hochspannungs-Festkoerperschalter verwendet einen dielektrisch isolierten, schwach dotierten n-Halbleiterkoerper (16) mit einer stark dotierten p-Anodenzone (18), einer stark dotierten ersten n-Gate-Zone (20), einer maessig dotierten, zweiten, p-Gate-Zone (22) und einer stark dotierten n-Kathodenzone.Die zweite Gate-Zone umgibt die Kathodenzone (24). Die erste Gate-Zone liegt direkt zwischen der Anodenzone und der zweiten Gate-Zone. Die Dotierungsstaerken der Zonen und die oertliche Lage der ersten Gate-Zone zwischen der Anoden- und Kathodenzone tragen zur Stromunterbrechungsfunktion des Schalters bei.A high voltage solid state switch uses a dielectrically isolated, lightly doped n-type semiconductor body (16) with a heavily doped p-type anode region (18), a heavily doped first n-gate region (20), a moderately doped second p-type gate Zone (22) and a heavily doped n-cathode zone. The second gate zone surrounds the cathode zone (24). The first gate zone lies directly between the anode zone and the second gate zone. The doping levels of the zones and the local location of the first gate zone between the anode and cathode zones contribute to the current interrupting function of the switch.
Description
A találmány szilárdtest szerkezetekre, mindenekelőtt nagyfeszültségű szilárdtest szerkezetekre vonatkozik, amelyek telefon kapcsoló rendszereknél és sok más alkalmazásnál hasznosíthatók.The present invention relates to solid state structures, in particular to high voltage solid state structures, which can be used in telephone switching systems and many other applications.
Mic.hio és munkatársai a ,.Development of Integrated Semiconductor Crosspoint Switches and a Fully Electronic Switching System” című közleményükben (International Switching Symposium, 1976. október 26., Kyoto, Japán, 221-224. oldal) dielektromosan szigetelt, teljesen szilárdtest felépí- 10 tésű, n típusú félvezető alapon létesített nagyfeszültségű kapcsolót írnak le. A p+ vezetési típusú anód tartományt a p+ vezetési típusú első kapu tartománytól csak a test tömegének egy része választja el. Az első kapu tartomány egy n+ vezetési típusú 15 katód tartományt vesz körül és azzal érintkezik. A félvezető testben levő második p+ vezetési típusú kapu tartomány a félvezető test olyan részében helyezkedik el. amely nem esik az anód és az első kapu tartomány közé. A kapcsolót úgy lehet be- 20 kapcsolni, hogy áramot adnak be vagy vonnak el az egyik kapu tartományból. Ha az árafmolyás az anód és a katód között megszűnik, akkor a kapcsoló visszatér normális zárt állapotába. E szerkezet egyik hiányossága, hogy képtelen megfelelő megszakításra, 25 ha az anód és a katód (a kimenő kapcsok) között tekintélyesebb áramfolyás áll fenn.Mic.hio et al., "Development of Integrated Semiconductor Crosspoint Switches and the Fully Electronic Switching System" (International Switching Symposium, October 26, 1976, Kyoto, Japan, pp. 221-224), - A 10-pin, high-voltage switch of type n semiconductor is described. The p + conductor-type anode region is separated from the p + conductor-type first gate region only by a fraction of the body mass. The first gate region surrounds and contacts an n + conductor-type cathode region 15. The second p + conductor type gate region in the semiconductor body is located in a portion of the semiconductor body. which does not fall between the anode and the first gate range. The switch can be turned on by supplying or withdrawing current from one of the gate ranges. When the current between the anode and the cathode stops, the switch will return to its normal closed position. One of the drawbacks of this structure is that it is incapable of proper interruption if there is a more substantial current flow between the anode and the cathode (output terminals).
így szükség lenne egy teljesen szilárdtest felépítésű olyan kapcsolóra, amely nagymértékben hasonlít a fenteikben leírthoz, de amelyben könnyen meg lehet szakítani a kimenő kapcsai közötti tekintélyesebb áramfolyást.Thus, there would be a need for a solid-state switch which is very similar to the one described above, but in which a more substantial current flow between the output terminals can be easily interrupted.
A találmány szerinti nagyfeszültségű szilárdtest kapcsolóban gyengén szennyezett n típusú egykris5 tály félvezető alapot, erősen szennyezett p+ típusú anód tartományt, erősen szennyezett n+ típusú első kapu tartományt, közepesen szennyezett p típusú második kapu tartományt és erősen szennyezett n+ típusú tartományt alkalmazunk. A második kapu tartomány körülveszi a katód tartományt. Az első kapu tartomány közvetlenül az anód tartomány és a második kapu tartomány között helyezkedik el. Egy eó'nyös megvalósításban a félvezető test a sokkrist;ílyos hordozótól dielektromosan van elszigetelve.The high voltage solid state switch of the present invention uses a lightly soiled monocrystalline n-type semiconductor base, a heavily soiled p + anode region, a heavily soiled n + type first gate region, a medium soiled p type second gate region, and a heavily soiled n + type region. The second gate region surrounds the cathode region. The first gate region is located directly between the anode region and the second gate region. In an advantageous embodiment, the semiconductor body is dielectrically isolated from the shock crystal.
Az egyik megvalósításban a kapcsolót úgy terveztük meg, hogy BE állapotban van és vezet, ha az anód a katódhoz képest pozitív előfeszültséggel rendelkezik. Az anódtól a katód felé való vezetés megszakad, ha egyrészt a kapu tartomány potenciálját olyan értékűre növeljük, hogy kiürített tartományok keletkeznek a félvezető testben, másrészt a félvezető test tömegének a kapu tartomány alatti és a dielektromos réteg fölötti részének potenciálja pozitívabb, mint az anódé, a katódé és/vagy a második kapu tartományé.In one embodiment, the switch is designed to be ON and conductive when the anode has a positive bias voltage relative to the cathode. Conduction from the anode to the cathode is interrupted if, on the one hand, the potential of the gate region is increased to produce evacuated regions in the semiconductor body, and on the other hand, the potential of the semiconductor mass below the gate region and above the dielectric layer is cathode and / or second gate region.
Az anód és a katód között levő első kapu tartomány elhelyezése elsődleges tényező, mely javítja a szilárdtest kapcsoló áramletörési karakterisztikáját.The placement of the first gate region between the anode and the cathode is a primary factor that improves the DC break characteristics of the solid state switch.
A találmány jobban megérthető a következő 30 részletes leírás és a kísérő ábra alapján.The invention will be better understood from the following detailed description and accompanying drawings.
-1181246-1181246
Az ábra a találmány előnyben részesített megvalósításának megfelelő nagyfeszültségű kapcsolót mutatja be.The figure shows a high-voltage switch according to a preferred embodiment of the invention.
Az ábra a 11 síkfelülettel rendelkező 10 szerkezet térbeli rajza; a 10 szerkezet tartalmazza a sok- 5 kristályos félvezetőből álló 12 hordozó által hordozott 16 egykristályos félvezető testet, melynek főrésze n vezetési típusú és amelyet a 12 hordozótól a 14 dielektromos réteg választ el.The figure is a perspective view of a structure 10 having a planar surface 11; the structure 10 comprises a single-crystal semiconductor body 16 carried by a multicrystalline semiconductor substrate 12, the majority of which is n-conductive and separated from the substrate 12 by a dielectric layer 14.
Az első helyi 18 anód tartomány a 16 testben 10 van, egy része a 11 síkfelületbe esik. A helyi n+ típusú 20 kapu tartomány szintén a 16 testben van és egy rét ,e a 11 síkfelületbe esik. A harmadik helyi n+ vezetéki típusú 24 katód tartomány a 16 testben van és egy része a 11 síkfelületbe esik. A p vezetési 15 típusú 22 tartomány szorosan körülveszi a 24 katód tartományt, és mint kiürített réteg átlyukadás elleni védelemként működik. Ezenfelül azt a szerepet is betölti, hegy megakadályozza a 16 test 11 síkfelülethez közeli vagy azon levő részeinek inverzióját a 20 20 kapu és 24 katód tartomány között. A 20 kapu tartomány a 18 anód tartomány és a 22 tartomány között helyezkedik el és mindkettőtől a 16 test ntípusú részei választják el. A 18 anód, 20 kapu és 24 katód tartományok ellenállása csekély a 16 tes- 25 téhez képest, A 22 tartomány ellenállása a 24 katód tartományé és a 16 testé közé esik.The first local anode region 18 is contained within the body 16, a portion of which lies within the planar surface 11. The local n + type gate region 20 is also contained within the body 16 and is a meadow which lies within the planar surface 11. The third local n + conductor-type cathode region 24 is located in the body 16 and part of it is in the plane 11. The conductive p-type region 22 22 closely encloses the cathode region 24 and acts as an evacuated layer to prevent puncture. In addition, it serves to prevent the inversion of portions of the body 16 close to or on the plane 11 between the gate 20 and the cathode region 24. The gate region 20 is located between the anode region 18 and the region 22 and is separated from each other by body-type portions 16. The resistance of the anode 18, gate 20, and cathode regions is low relative to the body 16, the resistance of the region 22 lies between the cathode region 24 and the body 16.
A 28, 30 és 32 elektródok vezetők, amelyek kis ellenállású kontaktust létesítenek a 18 anód, 20 30 kapu, illetve 24 katód tartományok felületi részeivel. A 11 síkfelület legnagyobb részét résekkel ellátott dielektrikum fedi, hogy elszigetelje a 28, 30 és 32 elektródot az összes többi tartománytól, amelyekkel nem szándékozunk azokat elektromosan 35 összekötni. A 36 elektród kis ellenállású kontaktust képez a 12 hordozóhoz az erősen szennyezett 34 tartományon át, amely ugyanolyan n vezetési típusú, mint a 12 hordozó.Electrodes 28, 30 and 32 are conductors that provide low resistance to the surface portions of the anode 18, gate 20, and cathode regions 24. Most of the planar surface 11 is covered with slit dielectrics to isolate the electrodes 28, 30 and 32 from all other regions with which it is not intended to be electrically bonded. The electrode 36 forms a low resistance contact with the substrate 12 through the highly contaminated region 34 which is of the same conductive type as the substrate 12.
Előnyösen a 12 hordozó és a 16 test egyaránt 40 szilícium félvezető, akár n, akár p vezetési típusú a 12 hordozó. Mint látható, a 28, 30 és 32 elektródok előnyösen túlfedik azokat a félvezető tartományokat, amelyekhez kis ellenállású kontaktust létesítenek, bár ott a 26 réteg elektromosan szigeteli 45 őket. A 32 elektród is teljesen átfedi a 22 tartományt. Ez az átfedés, amely ismert módon nagy erőterek kialakítására alkalmas, megkönnyíti a nagyfeszültségű működést, mivel megnöveli a letörési feszültséget. 50Preferably, both the substrate 12 and the body 16 are silicon semiconductor 40 substrates of either n or p conductivity. As can be seen, the electrodes 28, 30 and 32 preferably overlap the semiconductor regions to which a low resistance contact is made, although there the layer 26 electrically insulates them. The electrode 32 also completely covers the region 22. This overlap, which is known to provide large force fields, facilitates high-voltage operation by increasing the breaking stress. 50
Az ismertetett megvalósításban a 12 hordozó, a 16 test, valamint a 18 anód, 20 kapu, 24 katód és a 22, 34 tartományok szilícium félvezetők, és η-, η-, PS n+, p, n+ illetve n+ vezetési típusúak, ahol viszonylag kis ellenállást és viszonylag nagy ellen- 55 állást jelöl. A 14 dielektromos réteg szilícium-dioxid és a 28, 30, 32 és 36 elektródok mind alumínium rétegek.In the embodiment described, the substrate 12, the body 16, and the anode 20, gate 20, cathode 24, and regions 22, 34 are silicon semiconductors and are of the η-, η-, PS n +, p, n + and n + conduction types, denotes low resistance and relatively high resistance. The dielectric layer 14 is silicon dioxide and the electrodes 28, 30, 32 and 36 are all aluminum layers.
Számos különálló 16 testet lehet létrehozni egy közös 12 hordozón, hogy egy integrált szerkezetben 60 több kapcsolót lehessen létrehozni.A plurality of individual bodies 16 may be formed on a common substrate 12 to provide a plurality of switches 60 in an integrated structure.
A 10 szerkezet jellemzően olyan kapcsolóként működik, amelyben a 18 anód tartomány és a 24 katód tartomány között kis ellenállású út van BE (vezető) állapot esetén és a két tartomány között 65 nagy ellenállású út van KI (zárt) állapot esetén. A 20 kapu tartományon levő potenciál határozza meg a kapcsoló állapotát, amikor megfelelő működtető feszültségek vannak a többi elektródokon. A 18 anód tartomány és a 24 katód tartomány között akkor jön létre vezetés, ha a 18 anód tartomány potenciálja elegendően nagyobb a 24 katód tartományáénál és a 20 kapu tartomány potenciálja a 18 anód tartomány potenciálja alatt van. BE állapotban lyukak jutnak a 16 testbe a 18 anód tartományból és elektronok jutnak a 16 testbe a 24 katód tartományból. E lyukak és elektronok elegendő számúak ahhoz, hogy olyan plazma jöjjön létre, amely megváltoztatja a 16 test vezetését. Ez hatásosan csökkenti aló test ellenállását, úgy, hogy a 18 anód tartomány és a 24 katód tartomány közötti ellenállás viszonylag kicsi, amikor a 10 szerkezet BE állapotban működik. Az ilyen típusú működés kétféle töltéshordozó bejuttatásán alapuló működésnek felel meg.The structure 10 typically functions as a switch having a low resistance path between the anode region 18 and the cathode region 24 in the ON (conductive) state and between the two regions a high resistance path 65 in the OFF (closed) state. The potential in the gate region 20 determines the state of the switch when there are proper operating voltages on the other electrodes. Conducting between the anode region 18 and the cathode region 24 occurs when the potential of the anode region 18 is sufficiently greater than the region of the cathode 24 and the potential of the gate region 20 is below the potential of the anode region 18. In the ON state, holes enter body 16 from anode region 18 and electrons enter body 16 from cathode region 24. These holes and electrons are large enough to produce plasma that changes the conductivity of the 16 bodies. This effectively reduces the resistance of the lower body so that the resistance between the anode region 18 and the cathode region 24 is relatively small when the structure 10 is operating in the ON state. This type of operation corresponds to operation based on the introduction of two types of charge carriers.
A 22 tartomány a kiürített réteg átlyukadását segít korlátozni, amely működés közben a 20 kapu tartomány és a 24 katód tartomány között alakul ki. valamint segít a két tartomány közötti felületi inverziós réteg kialakulásának elkerülésében. Ezenfelül elősegíti, hogy a 20 kapu tartomány és a 24 katód tartomány viszonylag közel legyen egymáshoz. Ezzel lehetővé válik, hogy a 18 anód tartomány és a 24 katód tartomány közötti ellenállás viszonylag kicsi legyen BE állapotban.The region 22 serves to limit the perforation of the evacuated layer, which occurs during operation between the gate region 20 and the cathode region 24. and helps prevent the formation of a surface inversion layer between the two regions. In addition, it facilitates that the gate region 20 and the cathode region 24 are relatively close together. This allows the resistance between the anode region 18 and the cathode region 24 to be relatively low in the ON state.
A 12 hordozót jellemzően a lehető legpozitívabb potenciál szinten tartjuk. A 18 anód tartomány és a 24 katód tartomány közötti vezetés meggátlódik vagy megszakad, ha a 20 kapu tartomány potenciálja elegendően pozitívabb a 18 anód tartomány, a 24 katód tartomány és a 22 tartomány potenciáljánál. A vezetés meggátlásához vagy megszakításához szükséges pozitív potenciáltöbblet nagysága a 10 szerkezet geometriájától és szennyezettségi szintjétől függ. Ezen pozitív kapu potenciál következtében a 16 testnek a 20 kapu tartomány és a 14 dielektromos réteg közötti keresztmetszeti hányada pozitívabb potenciálon lesz, mint a 18 anód tartomány, a 24 katód tartomány és/vagy a 22 tartomány. Ezen pozitivabb potenciálgát megakadályozza a lyukvezetést a 18 anód tartományból a 24 katód tartományba. Ezenfelül kiürített tartományok alakulnak ki a 18 anód tartomány és a 16 test érintkezésénél. A kiürített tartományokon belüli elektromos erőtér arra szolgál, hogy a lyukakat a 18 anód tartományban és a 22 tartományban tartsa, és így korlátozza a 18 anód tartomány és a 24 katód tartomány között folyó áramot. A 20 kapu tartomány összegyűjti a 24 katód tartományból kibocsátott elektronokat, mielőtt azok el tudnák érni a 18 anód tartományt.Typically, the carrier 12 is maintained at the highest possible potential level. The conductivity between the anode region 18 and the cathode region 24 is prevented or interrupted if the potential of the gate region 20 is sufficiently positive than the potential of the anode region 18, the cathode region 24 and the region 22. The magnitude of the positive excess potential required to prevent or interrupt driving depends on the geometry of the structure 10 and the level of contamination. As a result of this positive gate potential, the cross-sectional portion of the body 16 between the gate region 20 and the dielectric layer 14 will have a more positive potential than the anode region 18, cathode region 24, and / or region 22. This more positive potential barrier prevents the conduction of holes from the anode region 18 to the cathode region 24. In addition, evacuated regions are formed at the contact of the anode region 18 and the body 16. The electric field within the evacuated regions serves to hold the holes in the anode region 18 and region 22, thereby limiting the current flowing between the anode region 18 and the cathode region 24. The gate region 20 collects the electrons emitted from the cathode region 24 before they can reach the anode region 18.
A 10 szerkezet BE állapotában a 18 anód tartományból és a 16 félvezető testből álló rétegdiódán nyitó irányú előfeszültség van. Áramhatárolókat, például terhelő ellenállást (az ábrán nem látható) szokásosan azért alkalmazunk, hogy korlátozzák a nyitó irányban előfeszített diódán keresztül történő vezetést. Amíg a 10 szerkezet BE állapotban van, a 20 kapu tartomány potenciálja a 18 anód tartomány potenciálja fölé nőhet, és addig fog áram folyni a 18When the structure 10 is ON, the layer diode consisting of the anode region 18 and the semiconductor body 16 has an open bias voltage. Current limiting devices, such as load resistors (not shown), are commonly used to limit the passage through a bias diode in the open direction. While the structure 10 is in the ON state, the potential of the gate region 20 may increase above that of the anode region 18, and current will flow through the anode region 18.
-2181246 anód tartomány és a 24 katód tartomány között, amíg a félvezető 16 testnek a 20 kapu tartomány alatti része egészen a 14 dielektromos rétegig pozitívabb potenciálon van, mint a 18 anód tartomány, a 24 katód tartomány és a 22 tartomány. 5-2181246 between the anode region and the cathode region 24, while the portion of the semiconductor body 16 below the gate region 20 up to the dielectric layer 14 has a more positive potential than the anode region 18, the cathode region 24 and the region 22. 5
Egy jellemző megvalósítás adatai a következők lehetnek. A 12 hordozó n típusú, 0,46—0,56 mm vastag szilícium lap, szennyezettség! koncentrációja 2 · 1013 szennyező/cm3, amely 1 Ωιπ-nél nagyobb fajlagos ellenállásnak felel meg. A többi méretet a 10 beviendő 16 testek mérete és száma határozza meg. A 14 dielektromos réteg szili cium-dioxid réteg, 2-4 pm vastagságú. A 16 test szokásosan 30-55 pm vastag, megközelítőleg 430 pm hosszú, 300 pm széles és n- vezetési típusú, és szennyezettsége körül- 15 belül 5-9 · 1013 szennyező/cm3. A 18 anód tartomány p+ vezetési típusú, szokásosan 2-4 pm vastag, 44 pm széles, 52 pm hosszú és szennyezettsége megközelítőleg 1019 szennyező/cm3 vagy több. A 28 elektród szokásosan 1,5 pm vastagságú, 84 pm szé- 20 lességű, 105 pm hosszúságú alumínium. A 20 kapu tartomány n+ vezetési típusú, szokásosan 2-20 pm vastag, 15 pm széles, 300 pm hosszú, és szennyezettsége megközelítőleg 1019 szennyező/cm3 vagy több.The details of a typical implementation may be as follows. The substrate 12 is n-type 0.46-0.56 mm thick silicon sheets, contamination! with a concentration of 2 · 10 13 impurities / cm 3 , which corresponds to a specific resistance greater than 1 Ωιπ. Other dimensions are determined by the size and number of bodies 16 to be ingested. The dielectric layer 14 is a silica layer having a thickness of 2 to 4 µm. The body 16 is typically 30 to 55 µm thick, approximately 430 µm long, 300 µm wide, and n-conductor type, and has a contamination of about 5 to 9 · 10 13 impurities / cm 3 . The anode region 18 is of the p + conductivity type, typically 2 to 4 µm thick, 44 µm wide, 52 µm long, and has a contamination of approximately 10 19 impurities / cm 3 or more. The electrode 28 is typically 1.5 µm thick, 84 µm wide, 105 µm long aluminum. The gate region 20 is of the n + conductor type, typically 2 to 20 µm thick, 15 µm wide, 300 µm long, and has a contamination of about 10 19 impurities / cm 3 or more.
A 30 elektród 1,5 pm vastagságú, 50 pm szélességű 25 és 340 pm hosszúságú alumínium. A 28 és a 30 elektród, valamint a 30 és 32 elektród szomszédos éleinek távolsága szokásosan mindkét esetben 40 pm. A 22 tartomány p vezetési típusú, szokásosan 3—6pm vastag, 64 pm széles, 60 pm hosszú és 30 szennyezettsége körülbelül 101Ί-1018 szennyező/ /cm3. A 24 katód tartomány n+ vezetési típusú, szokásosan 2 pm vastag, 48 pm széles, 44 pm hosszú és szennyezettsége megközelítőleg 1019'szennyező/cm3 vagy több. A 32 elektród 15 pm vastagságú, 104 pm 35 szélességű, és 104 pm hosszúságú alumínium. A 18 és 22 tartományok végei, valamint a 16 test megfelelő végei közti távolság szokásosan 55 pm. A 18 anód tartomány és a 20 kapu tartomány közötti távolság szokásosan 74 pm, akárcsak a 20 kapu tar- 40 tomány és a 22 tartomány közötti távolság. A 34 tartomány n+ vezetési típusú, szokásosan 2 pm vastag, 26 pm széles és 26 pm hosszú, és szennyezettsége 101’ szennyező/cm3 vagy több. A 36 elektródThe electrode 30 is 1.5 µm thick, 50 µm wide, 25 and 340 µm long aluminum. The distance between the electrodes 28 and 30 and the adjacent edges of the electrodes 30 and 32 is usually 40 µm in each case. The region 22 is of a p-conducting type, typically 3-6 µm thick, 64 µm wide, 60 µm long, and has a contamination of about 10 1 to 10 18 impurities / cm 3 . The cathode region 24 of n + conductivity type, usually at 2 pm thick and 48 pm wide, 44 microns in length and approximately 10 Contamination 19 'impurities / cm 3 or more. The electrode 32 is 15 µm thick, 104 µm wide, and 104 µm long aluminum. The distance between the ends of the regions 18 and 22 and the corresponding ends of the body 16 is usually 55 µm. The distance between the anode region 18 and gate region 20 is usually 74 pm, as is the distance between the target 20 and the range Tar- 40 tomany 22nd The range 34 is of the n + conductivity type, typically 2 µm thick, 26 µm wide and 26 µm long, and has a contamination of 10 1 '/ cm 3 or more. The 36 electrodes
1,5 pm vastagságú, 26 pm szélességű és 26 pm hosz 45 '”'ságú alumínium.1.5m thick, 26m wide and 26m long 45 '''aluminum.
A leírt megvalósítások célja a találmány általános elveinek ismertetése. Különféle módosítások lehetségesek összhangban a találmány szellemével. Például 50 a 12 hordozó akár p vezetési típusú szilícium, gallium-arzenid, zafír lehet, vezető vagy elektromosan nem vezető anyag. Ha a 12 hordozó elektromosan nem vezető anyag, akkor a 14 dielektromos réteg elhagyható. Továbbá a 16 test légszigetelt felépítésű is 55 lehet. Ez lehetővé teszi a 12 hordozó elhagyását. Ezenfelül az elektródok szennyezett poliszilíciumból, aranyból, titánból vagy más vezető típusú anyagból állhatnak. Továbbá a szennyezettség! szintek, a különféle tartományok közötti távolságok, va- 60 lamint a tartományok egyéb méretei úgy állíthatók be, hogy a leírtaktól jelentősen eltérő működési feszültségek és áramok legyenek használhatók. Ezen túlmenően más típusú dielektromos anyagok, mint szilícium-nitrid, helyettesíthetik a szilícium-dioxidot. 65The object of the described embodiments is to illustrate the general principles of the invention. Various modifications are possible in accordance with the spirit of the invention. For example, the substrate 50 may be a conductive silicon, a gallium arsenide, a sapphire, a conductive or a non-conductive material. If the substrate 12 is a non-conductive material, the dielectric layer 14 may be omitted. In addition, the body 16 may be 55 insulated. This allows the carrier 12 to be omitted. In addition, the electrodes may consist of contaminated polysilicon, gold, titanium, or other conductive material. Also, contamination! levels, distances between the various ranges, and other dimensions of the ranges can be adjusted so that operating voltages and currents significantly different from those described are used. In addition, other types of dielectric materials, such as silicon nitride, can replace silicon dioxide. 65
Továbbá megfordítható a dielektromos rétegen belüli összes tartomány vezetési típusa, amennyiben a feszültségek polaritását ismert módon, megfelelően megváltoztatjuk. Továbbá elektromos kontaktus létesíthető a 22 tartományhoz. A 22 tartomány ellenállásától függően a hozzá való elektromos kontaktus történhet közvetlenül a 22 tartományra, vagy egy p- típusú félvezető kontakt tartomány létesíthető a 22 tartomány egy részében. Ezután a 22 tartomány úgy használható, mint a 10 szerkezet második kapu tartománya. Belátható, hogy ha két, találmány szerinti szerkezetet úgy használunk, hogy az egyik katódját a másik anódjára kötjük és az első 20 kapu tartományokat közösítjük, kétirányú kapcsolót kapunk, amely váltó- vagy egyenáramú működést tesz lehetővé.Further, the conductivity types of all regions within the dielectric layer can be reversed if the polarity of the voltages is appropriately changed in a known manner. Further, an electrical contact may be provided for the region 22. Depending on the resistance of the region 22, electrical contact therewith can be made directly to the region 22 or a p-type semiconductor contact region may be provided in a portion of the region 22. The region 22 can then be used as a second gate region of the structure 10. It will be appreciated that by using two structures of the invention by bonding one cathode to the other anode and interconnecting the first gate regions 20, a bidirectional switch is provided which permits ac or dc operation.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10777579A | 1979-12-28 | 1979-12-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU181246B true HU181246B (en) | 1983-06-28 |
Family
ID=22318408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU80803113A HU181246B (en) | 1979-12-28 | 1980-12-23 | High voltage solid state switch |
Country Status (21)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56103467A (en) |
| KR (1) | KR840002413B1 (en) |
| AU (1) | AU534874B2 (en) |
| BE (1) | BE886821A (en) |
| CA (1) | CA1145057A (en) |
| CH (1) | CH652863A5 (en) |
| DD (1) | DD156039A5 (en) |
| DE (1) | DE3048702A1 (en) |
| DK (1) | DK549780A (en) |
| ES (1) | ES8201376A1 (en) |
| FR (1) | FR2473790A1 (en) |
| GB (1) | GB2066569B (en) |
| HK (1) | HK69684A (en) |
| HU (1) | HU181246B (en) |
| IE (1) | IE50697B1 (en) |
| IL (1) | IL61780A (en) |
| IT (1) | IT1134896B (en) |
| NL (1) | NL8007051A (en) |
| PL (1) | PL228665A1 (en) |
| SE (1) | SE453621B (en) |
| SG (1) | SG35184G (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4467344A (en) * | 1981-12-23 | 1984-08-21 | At&T Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Bidirectional switch using two gated diode switches in a single dielectrically isolated tub |
| US4573065A (en) * | 1982-12-10 | 1986-02-25 | At&T Bell Laboratories | Radial high voltage switch structure |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1039915A (en) * | 1964-05-25 | 1966-08-24 | Standard Telephones Cables Ltd | Improvements in or relating to semiconductor devices |
| US3417393A (en) * | 1967-10-18 | 1968-12-17 | Texas Instruments Inc | Integrated circuit modular radar antenna |
| DE2102103A1 (en) * | 1970-01-22 | 1971-07-29 | Rca Corp | Field effect controlled diode |
| JPS5135114B1 (en) * | 1970-12-28 | 1976-09-30 | ||
| US3725683A (en) * | 1971-02-03 | 1973-04-03 | Wescom | Discrete and integrated-type circuit |
| DE2133430A1 (en) * | 1971-07-05 | 1973-01-18 | Siemens Ag | PLANAR FOUR-LAYER DIODE |
| DE2241600A1 (en) * | 1971-08-26 | 1973-03-01 | Dionics Inc | HIGH VOLTAGE P-N TRANSITION AND ITS APPLICATION IN SEMICONDUCTOR SWITCHING ELEMENTS, AND THE PROCESS FOR ITS MANUFACTURING |
| JPS5032942U (en) * | 1973-07-23 | 1975-04-10 | ||
| JPS5210061A (en) * | 1975-07-15 | 1977-01-26 | Hitachi Ltd | Thyristor circuit |
| US4130827A (en) * | 1976-12-03 | 1978-12-19 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Integrated circuit switching network using low substrate leakage current thyristor construction |
| JPS5412682A (en) * | 1977-06-30 | 1979-01-30 | Nec Corp | Thyristor |
| GB1587540A (en) * | 1977-12-20 | 1981-04-08 | Philips Electronic Associated | Gate turn-off diodes and arrangements including such diodes |
| CH659151A5 (en) * | 1978-12-20 | 1986-12-31 | Western Electric Co | FIXED BODY SWITCH WITH A SEMICONDUCTOR BODY AND CIRCUIT ARRANGEMENT WITH AT LEAST TWO FIXED BODY SWITCHES. |
-
1980
- 1980-10-30 CA CA000363569A patent/CA1145057A/en not_active Expired
- 1980-12-12 IE IE2604/80A patent/IE50697B1/en unknown
- 1980-12-16 SE SE8008851A patent/SE453621B/en not_active IP Right Cessation
- 1980-12-16 GB GB8040186A patent/GB2066569B/en not_active Expired
- 1980-12-17 AU AU65449/80A patent/AU534874B2/en not_active Ceased
- 1980-12-19 CH CH9424/80A patent/CH652863A5/en not_active IP Right Cessation
- 1980-12-19 DD DD80226369A patent/DD156039A5/en unknown
- 1980-12-22 IL IL61780A patent/IL61780A/en unknown
- 1980-12-22 PL PL22866580A patent/PL228665A1/xx unknown
- 1980-12-23 HU HU80803113A patent/HU181246B/en unknown
- 1980-12-23 DE DE19803048702 patent/DE3048702A1/en not_active Withdrawn
- 1980-12-23 DK DK549780A patent/DK549780A/en not_active Application Discontinuation
- 1980-12-23 ES ES498097A patent/ES8201376A1/en not_active Expired
- 1980-12-23 BE BE0/203288A patent/BE886821A/en not_active IP Right Cessation
- 1980-12-24 NL NL8007051A patent/NL8007051A/en not_active Application Discontinuation
- 1980-12-24 IT IT26947/80A patent/IT1134896B/en active
- 1980-12-24 FR FR8027441A patent/FR2473790A1/en active Granted
- 1980-12-26 KR KR1019800004953A patent/KR840002413B1/en active
- 1980-12-27 JP JP18942880A patent/JPS56103467A/en active Pending
-
1984
- 1984-05-04 SG SG351/84A patent/SG35184G/en unknown
- 1984-09-06 HK HK696/84A patent/HK69684A/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT8026947A0 (en) | 1980-12-24 |
| DD156039A5 (en) | 1982-07-21 |
| IE50697B1 (en) | 1986-06-25 |
| KR830004678A (en) | 1983-07-16 |
| PL228665A1 (en) | 1981-09-04 |
| BE886821A (en) | 1981-04-16 |
| GB2066569B (en) | 1983-09-14 |
| IT1134896B (en) | 1986-08-20 |
| ES498097A0 (en) | 1981-12-16 |
| SG35184G (en) | 1985-02-08 |
| AU534874B2 (en) | 1984-02-16 |
| SE8008851L (en) | 1981-06-29 |
| GB2066569A (en) | 1981-07-08 |
| CA1145057A (en) | 1983-04-19 |
| FR2473790A1 (en) | 1981-07-17 |
| AU6544980A (en) | 1981-07-02 |
| KR840002413B1 (en) | 1984-12-27 |
| DK549780A (en) | 1981-06-29 |
| IL61780A (en) | 1983-07-31 |
| SE453621B (en) | 1988-02-15 |
| JPS56103467A (en) | 1981-08-18 |
| NL8007051A (en) | 1981-07-16 |
| CH652863A5 (en) | 1985-11-29 |
| FR2473790B1 (en) | 1985-03-08 |
| IE802604L (en) | 1981-06-28 |
| IL61780A0 (en) | 1981-01-30 |
| DE3048702A1 (en) | 1981-09-10 |
| HK69684A (en) | 1984-09-14 |
| ES8201376A1 (en) | 1981-12-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100348668B1 (en) | Thin film SOI device and its manufacturing method | |
| US20060220138A1 (en) | ESD protection circuit with scalable current capacity and voltage capacity | |
| US5341003A (en) | MOS semiconductor device having a main unit element and a sense unit element for monitoring the current in the main unit element | |
| US6943408B2 (en) | Semiconductor bidirectional switching device | |
| KR19980032845A (en) | High voltage power schottky with aluminum barrier metal spacing in first diffusion ring | |
| US20070075367A1 (en) | SOI semiconductor component with increased dielectric strength | |
| JPS58501204A (en) | Controlled Breakover Bidirectional Semiconductor Switch | |
| JP2687163B2 (en) | Turn-off thyristor | |
| US4651178A (en) | Dual inverse zener diode with buried junctions | |
| US4587656A (en) | High voltage solid-state switch | |
| HU181246B (en) | High voltage solid state switch | |
| US6208011B1 (en) | Voltage-controlled power semiconductor device | |
| KR830002293B1 (en) | High Voltage Gate Diode Switch | |
| JPH0328836B2 (en) | ||
| US20230075374A1 (en) | Semiconductor-on-insulator device with lightly doped extension region | |
| US20230387103A1 (en) | Semiconductor structure | |
| JP2002043586A (en) | Semiconductor device | |
| CA1123122A (en) | High voltage dielectrically isolated dual gate solid-state switch | |
| JP4506424B2 (en) | Protection circuit | |
| CA1142265A (en) | High voltage dielectrically isolated solid-state switch | |
| CN118156287A (en) | Semiconductor device and method for producing the same | |
| US20030122149A1 (en) | Complex semiconductor device and electric power conversion appratus using it | |
| CA1121517A (en) | High voltage dielectrically isolated remote gate solid-state switch | |
| IE48719B1 (en) | Solid-state switching device | |
| EP1075029A1 (en) | Composite semiconductor device |