DE1464984C

DE1464984C - Thyristor

Info

Publication number: DE1464984C
Application number: DE19641464984
Authority: DE
Inventors: Richard L. Baldwinsville; Mapother Thomas C Liverpool; N.Y. Wilson (V.StA.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1963-12-26
Filing date: 1964-12-23
Publication date: 1973-09-06

Description

Die Erfindung betrifft einen Thyristor mit einem scheibenförmigen Halbleiterkörper mit einer Kathodenzone, einer kathodenseitigen Basiszone, einer anodenseitigen Basiszone, einer Anodenzone, einer Kathode an der Kathodenzone, einer Steuerelektrode an der kathodenseitigen Basiszone, einer Steuerelektrode an der anodenseitigen Basiszone und einer Anode an der Anodenzone.The invention relates to a thyristor having a disk-shaped semiconductor body with a cathode zone, a cathode-side base zone, an anode-side base zone, an anode zone, a Cathode on the cathode zone, a control electrode on the cathode-side base zone, a control electrode on the anode-side base zone and an anode on the anode zone.

Bei bekannten Thyristoren sind die vorerwähnten Zonen zwischen den beiden .Scheibenflächen der Halbleiterscheibe in der angeführten Reihenfolge aneinandergrenzend angeordnet (»General Electric Transistor Manual«, 6. Aufl., Syracuse, N. Y. 1962,In known thyristors, the aforementioned zones between the two .Scheibenflächen the Semiconductor wafer arranged adjacent to one another in the order listed (»General Electric Transistor Manual ", 6th ed., Syracuse, N. Y. 1962,

ίο Seite 335, Fig. Mitte rechts, und Seite 339, Fig. 19. 5).ίο page 335, Fig. center right, and page 339, Fig. 19. 5).

Diese bekannten Thyristoren haben, werden sie mittels eines Steuerimpulses abgeschaltet, zumeist eine nur geringe Abschaltstromverstärkung. Es kann daher der Vorwärtsstrom eines solchen Thyristors nur durch ein entsprechend starkes Steuersignal abgeschaltet werden. Ferner haben derartige Thyristoren infolge ungenügender Abdeckung der pn-Übergänge große Sperrverluste.These known thyristors usually have to be switched off by means of a control pulse only a small switch-off current gain. It can therefore be the forward current of such a thyristor can only be switched off by a correspondingly strong control signal. Furthermore, such thyristors have large blocking losses due to insufficient coverage of the pn junctions.

Es liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für einen Thyristor der eingangs erwähnten Art einen Zonenaufbau anzugeben, mit der eine erhöhte Abschaltstromverstärkung erzielbar ist, so daß durch ein Steuersignal mit entsprechend geringer Amplitude ein Vorwärtsstrom abgeschaltet werden kann, und bei dem ferner ein genügender Abdeckungsschutz der pn-Übergänge des Thyristors möglich ist.It is the object of the invention to provide a thyristor of the type mentioned at the beginning Specify zone structure with which an increased switch-off current gain can be achieved, so that by a Control signal with a correspondingly low amplitude, a forward current can be switched off, and at in addition, sufficient cover protection of the pn junctions of the thyristor is possible.

Einen Weg zu dem erstrebten Abdeckungsschutz der pn-Übergänge wird durch bekannte andere HaIbleiterbauelemente, .wie integrierte Halbleiterschaltungen mit Transistoren, aufgezeigt (vgl. »Scientia Electrica«, Bd. 9, 1963, Heft 2, Seiten 67 bis 91, z.B. Abb. 11 auf S. 84), die nach der Planarbauweise hergestellt sind. Bei solchen integrierten Halbleiterschaltungen wird an der einen Oberfläche eines Halbleiterblocks eine Schutzschicht nicht nur als Maskierungsschicht für die Eindiffusion der einzenen Halbleiterbauelemente und deren gegenseitige Isolation aufgebracht, sondern es wird auch diese Schutzschicht an der Oberfläche über den pn-Übergängen der fertiggestellten integrierten Halbleiterschaltung, die sämtlich an dieser einen Oberfläche enden, belassen.One way to achieve the desired cover protection for the pn junctions is through known other semiconductor components, how integrated semiconductor circuits with transistors, shown (cf. »Scientia Electrica«, Vol. 9, 1963, Issue 2, pages 67 to 91, e.g. Fig. 11 on p. 84), which are manufactured according to the planar construction method are. In such integrated semiconductor circuits, on one surface of a semiconductor block a protective layer not only as a masking layer for the diffusion of the individual semiconductor components and their mutual isolation is applied, but it is also this protective layer on the surface above the pn junctions of the finished integrated semiconductor circuit, all of which end at this one surface, leave it.

Die oben dargelegte Aufgabe wird nun durch einen Thyristorzonenaufbau in einer Halbleiterscheibe gelöst, wobei ein genügender Abdeckungsschutz ebenfalls durch eine Schutzschicht erreicht wird, die auf der einen Scheibenfläche der Halbleiterscheibe aufgebracht ist. The object set out above is now achieved by a thyristor zone structure in a semiconductor wafer, A sufficient cover protection is also achieved by a protective layer that is on the one wafer surface of the semiconductor wafer is applied.

Der Zonenaufbau des Thyristors mit einem scheibenförmigen Halbleiterkörper besteht erfindungsgemäß darin, daß die von den vier Thyristorzonen gebildeten drei pn-Übergänge an der einen Scheibenfläche des Halbleiterkörpers enden, und daß längs des Strömungswegs der Minoritätsladungsträger in der kathoden- oder anodenseitigen Basiszone zwischen dem Kathoden-Basis-pn-Übergang bzw. dem Anoden-Basis-pn-Übergang und dem Basis-Basis-pn-Übergang an die kathoden- bzw. die anodenseitige Basiszone eine Halbleiterschicht von dem gleichen Leitungstyp wie diese Basiszone, jedoch mit einer ihr gegenüber höheren, die Lebensdauer der Minoritätsladungsträger verringernden Dotierungskonzentration angrenzt.The zone structure of the thyristor with a disk-shaped semiconductor body exists according to the invention in that the three pn junctions formed by the four thyristor zones on one disk surface of the semiconductor body end, and that along the flow path of the minority charge carriers in the cathode or anode-side base zone between the cathode-base pn junction or the Anode-base-pn-junction and the base-base-pn-junction on the cathode or the anode side Base zone a semiconductor layer of the same conductivity type as this base zone, but with one of it compared to higher doping concentrations that reduce the life of the minority charge carriers adjoins.

Eine praktisch verwendbare Ausführung eines solchen Thyristors weist eine Zonenfolge auf, die aus einer η-leitenden Kathodenzone, einer an dieselbe angrenzende p-leitenden kathodenseitigen Basiszone, einer an diese Basiszone angrenzende n-leitendenA practically usable embodiment of such a thyristor has a zone sequence from an η-conducting cathode zone, an adjoining p-conducting cathode-side base zone, an n-type conductor adjacent to this base zone

anodenseitigen Basiszone und einer an die anodenseitige Basiszone angrenzende p-Ieitenden Anodenzone sowie aus einer epitaktisch aufgebrachten, an die p-leitende Kathoden- oder an die η-leitende anodenseitige Basiszone angrenzenden Halbleiterschicht, besteht.anode-side base zone and a p-type anode zone adjoining the anode-side base zone as well as an epitaxially applied one on the p-conductive cathode or on the η-conductive anode side Base zone adjoining semiconductor layer.

Abgesehen davon, daß ein Thyristor gemäß der Erfindung infolge seines Zonenaufbaus im Vergleich zu bekannten Thyristoren, soweit diese mittels Steuerimpuls abschaltbar sind, eine höhere Abschaltstromverstärkung sowie auch einen verbesserten Abdekkungsschutz der pn-Übergänge aufweist, wird auch durch einen Thyristor nach der Erfindung der folgende technische Fortschritt erzielt. Dieser besteht in der Schaffung eines Planarthyristors, bei dem alle Elektroden an einer Scheibenfläche angeordnet sind, und bei dem ein dauernder Abdeckungsschutz gegeben ist. Ein solcher Thyristor weist bei vorwärts- und bei rückwärts gerichteter Anodenspannung nur geringe Sperrverluste auf. Die Planarbauweise des Thyristors ermöglicht übrigens die Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen mit Thyristoren.Apart from the fact that a thyristor according to the invention due to its zone structure in comparison to known thyristors, if they can be switched off by means of a control pulse, a higher cut-off current gain as well as having an improved cover protection of the pn junctions is also achieved the following technical progress by a thyristor according to the invention. This consists of the creation of a planarthyristor in which all electrodes are arranged on a disk surface, and where there is permanent cover protection. Such a thyristor has forward and with reverse anode voltage only low blocking losses. The planar construction of the Incidentally, thyristor enables the production of integrated semiconductor circuits with thyristors.

Wesentlich für die Erhöhung der Abschaltstromverstärkung ist die Halbleiterschicht, welche an den Weg der Ladungsträger zwischen Emitter- und Kollektorzone eines Teil-Transistors des Thyristors angrenzt, in dem die Konzentration an Verunreinigungen groß ist, damit ein Teil der Ladungsträger eingefangen und auf diese Weise daran gehindert wird, die Kollektorzone zu erreichen, so daß der effektive ß-Wert des Teil-Transistors herabgesetzt wird. Dadurch vermindert sich die Amplitude des zum Abschalten des Thyristors der kathodenseitigen Basiszone zuzuführenden Signals, und diese Verminderung bringt eine Erhöhung der Abschaltstromverstärkung mit sich.The semiconductor layer, which is applied to the Path of the charge carriers between the emitter and collector zones of a partial transistor of the thyristor is adjacent, in which the concentration of impurities is high, so that some of the charge carriers are trapped and in this way is prevented from reaching the collector zone, so that the effective ß-value of the partial transistor is reduced. This reduces the amplitude of the to Switching off the thyristor of the cathode-side base zone signal to be supplied, and this reduction brings with it an increase in the switch-off current gain.

Ausführungsbeispiele des Thyristors nach der Erfindung werden an Hand der Zeichnung im folgenden näher erläutert. Es zeigenEmbodiments of the thyristor according to the invention are based on the drawing in the following explained in more detail. Show it

F i g. 1 einen vergrößert gezeichneten Querschnitt längs eines Durchmessers eines Thyristors nach einem ersten Ausführungsbeispiel; .F i g. 1 shows an enlarged cross section along a diameter of a thyristor according to a first embodiment; .

Fig. 2 und 3 schematische Darstellungen von Thyristoren;FIGS. 2 and 3 are schematic representations of FIG Thyristors;

F i g. 4 bis 6 Querschnitte entsprechend F i g. 1 von Thyristoren nach weiteren Ausführungsbeispielen.F i g. 4 to 6 cross-sections according to FIG. 1 of thyristors according to further exemplary embodiments.

Der in Fig. 1 dargestellte Thyristor besteht aus einer Halbleiterscheibe 1 aus η-leitendem Silizium mit einem spezifischen Widerstand von beispielsweise 3 Ohm-cm, und umfaßt eine η-leitende Kathodenzone! mit einer Kathode IA, eine p-leitende Basiszone 4 mit einer Steuerelektrode 4 A, eine n-leitende Basiszone 6 mit einer Steuerelektrode 6 A und eine p-leitende Anodenzone 8 mit einer Anode SA. Diese bilden drei pn-Übergänge 10, 12 und 14, die nach F i g. 1 sämtlich an der oberen Scheibenfläche enden und durch eine auf der Scheibenfläche aufgebrachte Abdeckungsschicht, z. B. aus Siliziumdioxid, geschützt werden. Eine derartige Zonenanordnung kann, wie in der britischen Patentschrift 864 705 beschrieben, durch Überziehen mit einer Oxidschicht, durch Maskieren und Ätzen dieser Oxidschicht und durch aufeinanderfolgendes Eindiffundieren von p-leitenden und η-leitenden Verunreinigungen in die obere Scheibenfläche hergestellt werden. Die p-leitenden Zonen 4 und 8 können z. B. durch Eindiffundieren von Bor und die η-leitende Zone 2 durch Eindiffundieren von Phosphor gebildet werden. Die Elektroden S A, 4 A und 2 A können aus im Vakuum aufgedampftem Aluminium hergestellt werden.The thyristor shown in Fig. 1 consists of a semiconductor wafer 1 made of η-conductive silicon with a specific resistance of, for example 3 ohm-cm, and comprises an η-conductive cathode zone! with a cathode IA, a p-conducting base zone 4 with a control electrode 4 A, an n-conducting base zone 6 with a control electrode 6 A and a p-conducting anode zone 8 with an anode SA. These form three pn junctions 10, 12 and 14, which are shown in FIG. 1 all end at the upper pane surface and covered by a covering layer applied to the pane surface, e.g. B. made of silicon dioxide. Such a zone arrangement can, as described in British patent specification 864 705, be produced by coating with an oxide layer, by masking and etching this oxide layer and by successively diffusing p-conducting and η-conducting impurities into the upper surface of the wafer. The p-type zones 4 and 8 can, for. B. formed by diffusion of boron and the η-conductive zone 2 by diffusion of phosphorus. The electrodes SA, 4 A and 2 A can be made of aluminum vapor deposited in a vacuum.

Die auf der oberen Scheibenfläche gebildete Oxidschicht kann, wie aus der USA.-Patentschrift 2 858 489 bekannt, zwecks Abdeckung der pn-Übergänge von Leistungstransistoren auf der Scheibenfläche belassen werden. Ohmsche Elektroden können in Öffnungen der Oxidschicht an den einzelnen Zonen angebracht werden.The oxide layer formed on the upper surface of the disk can, as from the United States patent specification No. 2,858,489 known for the purpose of covering the pn junctions of power transistors on the surface of the pane be left. Ohmic electrodes can be placed in openings in the oxide layer on the individual zones be attached.

ίο Die Arbeitsweise eines Thyristors läßt sich bekanntlich mit der Zweitransistor-Analogie an Hand der Fig. 2 und 3 darstellen (vgl. »General Eectric Company Transistor Manual«, 6. Auflage, 1962, Beschreibung der Fig. 19.5 von Seite 339). Die in den Fig. 2 und 3 angegebenen Bezugszeichen sind die gleichen wie die für entsprechende Teile in der F i g. 1 verwendeten Bezugszeichen. Sonach bildet die pnp-Zonenfolge 8, 6, 4 des Thyristors nach Fig. 1 und 2 einen pnp-Teiltransistor, der in der Thyristor-Ersatzschaltung nach Fig. 3 enthalten ist. Ebenso bildet die npn-Zonenfolge 2, 4, 6 des Thyristors nach den F i g. 1 und 2 einen npn-Teiltransistor, den zweiten in der Ersatzschaltung nach Fig. 3 enthaltenen Transistor. Basiszone des npn-Teiltransistors und Kollektorzone des pnp-Teiltransistors sind ein und dieselbe Thyristorzone 4, Kollektorzone des npn-Teiltransistors und Basiszone des pnp-Teiltransistors sind ein und dieselbe Thyristorzone 6.ίο The mode of operation of a thyristor can be known with the two-transistor analogy on the basis of FIGS. 2 and 3 (cf. »General Eectric Company Transistor Manual, 6th edition, 1962, description 19.5 from page 339). The reference numerals given in Figs. 2 and 3 are same as that for corresponding parts in FIG. 1 used reference numerals. This forms the pnp zone sequence 8, 6, 4 of the thyristor according to FIGS. 1 and 2, a PNP sub-transistor, which is in the thyristor equivalent circuit according to Fig. 3 is included. Likewise, the npn zone sequence 2, 4, 6 of the thyristor after the F i g. 1 and 2 an npn sub-transistor, the second transistor contained in the equivalent circuit according to FIG. The base zone of the npn sub-transistor and the collector zone of the pnp sub-transistor are one and the same Thyristor zone 4, collector zone of the npn sub-transistor and base zone of the pnp sub-transistor are a and the same thyristor zone 6.

Bekanntlich kann der Thyristor vom hochohmigen Sperrzustand unter Vorwärtsspannung durch Stromrückkopplung in den niederohmigen Durchlaßzustand unter Vorwärtsspannung übergeführt werden. Diese Stromrückkopplung verläuft in dem geschlossenen Stromkreis Basiszone 4 (Basiszone des npn-Teiltransistors), pn-übergang 12 (zwischen Basis- und Kollektorzone des npn-Teiltransistors), Basiszone 6 (Basiszone des pnp-Teiltransistors), pn-übergang 12 (zwischen Basis- und Kollektorzone des pnp-Teiltransistors), Basiszone 4 (Basiszone des npn-Teiltransistors). Wird bei diesem Stromfluß das Produkt der ß-Werte oder die Summe der α-Werte beider Teiltransistoren gleich oder größer als 1, so entsteht durch die Stromrückkopplung an allen drei pn-Übergängen 10, 12, 14 eine Vorwärtsspannung, so daß der Thyristor gezündet wird und in den Durchlaßzustand übergeht. Wird im umgekehrten Falle das Produkt der ß-Werte oder die Summe der α-Werte beider Teiltransistoren kleiner als 1, so nimmt der pn-übergang 12 Sperrspannung auf, der Thyristor wird abgeschaltet und kehrt in den hochohmigen Sperrzustand unter Vorwärtsspannung zurück. Es kann der Thyristor auch durch so weites Herabsetzen der den Durchlaßstrom treibenden Spannung, bis die stromabhängigen ß-Werte der beiden Teiltransistoren so klein werden, daß ihr Produkt kleiner als 1 wird, abgeschaltet werden. Ferner kann der stromführende Thyristor durch ein negatives Steuersignal an der Basiszone 4, wodurch der Stromfluß durch den npn-Teiltransistor 2, 4, 6 vermindert wird, oder durch ein positives Steuersignal an der Basiszone 6, wodurch der Stromfluß durch den pnp-Teiltransistor 8, 6, 4 vermindert wird und das Produkt der ß-Werte der Teiltransistoren kleiner als 1 wird, abgeschaltet werden. Dieser Abschaltvorgang kann dadurch beschleunigt werden, daß angrenzend an den Weg der Ladungsträger in der Basiszone eines der Teiltransistoren eine Trägereinfangschicht 20 mit einer starken Dotierung«+ angeordnet ist, in der die Ladungsträger eine kürzereIt is known that the thyristor can be converted from the high-impedance blocking state under forward voltage by current feedback to the low-impedance on state under forward voltage. This current feedback runs in the closed circuit base zone 4 (base zone of the npn sub-transistor), pn junction 12 (between the base and collector zone of the npn sub-transistor), base zone 6 (base zone of the pnp sub-transistor), pn junction 12 (between base - and collector zone of the pnp sub-transistor), base zone 4 (base zone of the npn sub-transistor). If the product of the ß-values or the sum of the α-values of both partial transistors is equal to or greater than 1 during this current flow, the current feedback at all three pn junctions 10, 12, 14 results in a forward voltage so that the thyristor is triggered and goes into the on state. If, in the opposite case, the product of the β values or the sum of the α values of the two partial transistors is less than 1, the pn junction 12 picks up reverse voltage, the thyristor is switched off and returns to the high-impedance blocking state with forward voltage. The thyristor can also be switched off by reducing the voltage driving the forward current until the current-dependent β-values of the two partial transistors are so small that their product is less than 1. Furthermore, the current-carrying thyristor can be controlled by a negative control signal at the base zone 4, which reduces the current flow through the npn sub-transistor 2, 4, 6, or by a positive control signal at the base zone 6, which causes the current flow through the pnp sub-transistor 8, 6, 4 is reduced and the product of the ß-values of the partial transistors is less than 1, are switched off. This switch-off process can be accelerated by arranging a carrier trapping layer 20 with a heavy doping +, in which the charge carriers have a shorter one, adjacent to the path of the charge carriers in the base zone of one of the partial transistors

Lebensdauer als in der vorerwähnten Basiszone haben. Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist diese Trägereinfangschicht 20 unterhalb der η-leitenden anodenseitigen Basiszone 6 angeordnet und grenzt an den Weg der Ladungsträger zwischen Emitter- und Kollektorzone des pnp-Teiltransistors an. Die Trägereinfangschicht 20 kann z. B. durch Epitaxie auf oder durch Eindiffusion von Verunreinigungen in stärkerer Konzentration in die Basiszone 6 erzeugt werden, so daß sich ein nichtgleichrichtender Kontakt mit der Basiszone 6 ergibt. In einer Siliziumscheibe 1 kann die Basiszone 6 eine Konzentration an Donatoren von beispielsweise 10¹⁷ Atomen/cm³ Phosphor haben, und die Trägereinfangschicht 20 kann eine Konzentration an Donatoren von beispielsweise 10²⁰ Atomen/ cm³ aufweisen.Life than in the aforementioned base zone. As shown in FIG. 1, this carrier capture layer 20 is arranged below the η-conducting anode-side base zone 6 and adjoins the path of the charge carriers between the emitter and collector zones of the pnp sub-transistor. The carrier capture layer 20 may e.g. B. be generated by epitaxy on or by diffusion of impurities in greater concentration in the base zone 6, so that a non-rectifying contact with the base zone 6 results. In a silicon wafer 1, the base zone 6 can have a donor concentration of, for example, 10 ¹⁷ atoms / cm ³ phosphorus, and the carrier capture layer 20 can have a donor concentration of, for example, 10 ²⁰ atoms / cm ³ .

Die Trägereinfangschicht 20 vermindert den ß-Wert desjenigen Teiltransistors, in welchem in der Basiszone der Trägerstrom weg an die Trägereinfangschicht 20 angrenzt. Die Trägereinfangschicht 20 fängt Löcher ein, welche von der Anodenzone 8 kommen, wenn sich der Thyristor im Durchlaßzustand befindet. Dabei vermindert sich die Anzahl der von der Anodenzone 8 kommenden Löcher, welche den pnübergang 12 erreichen und sich am Stromfluß durch den pn-Übergang 12 beteiligen. Da aber der ß-Wert des pnp-Teiltransistors diesem Löcherstrom proportional ist, hat die Verminderung des Löcherstromes eine entsprechende Herabsetzung des ß-Wertes des pnp-Teiltransistors zur Folge. Dadurch wird die Größe des an die kathodenseitige Basiszone 4 gelegten Steuersignals, vermindert, welche für eine weitere Herabsetzung des ß-Wertes des npn-Teiltransistors erforderlich ist, damit das Produkt der ß-Werte kleiner als 1 wird und der Thyristor abgeschaltet wird. Die Trägereinfangschicht 20 erhöht gleichermaßen die Abschalt-Empfindlichkeit des Thyristors, dieser kann durch ein kleineres Steuersignal abgeschaltet werden. Es hat sich z. B. gezeigt, daß ein nach der Erfindung aufgebauter Thyristor bei einem Durchlaßstrom von 100 mA eine Abschaltstromverstärkung von 40 bis 50 aufweist, er sonach mit einem Steuersignal von etwa 2 mA abgeschaltet werden kann. Bekannte Abschaltthyristoren haben demgegenüber eine Abschaltstromverstärkung von 5 bis 10.The carrier capture layer 20 reduces the β value of that partial transistor in which in the base zone the carrier flow is contiguous with the carrier capture layer 20. The carrier capture layer 20 captures Holes which come from the anode zone 8 when the thyristor is in the on state. This reduces the number of holes coming from the anode zone 8 which form the pn junction Reach 12 and participate in the flow of current through the pn junction 12. But since the ß-value of the PNP sub-transistor is proportional to this hole current, has the reduction of the hole current a corresponding reduction in the ß-value of the PNP sub-transistor result. This will make the The size of the control signal applied to the cathode-side base zone 4, which is reduced for a further Reduction of the ß-value of the npn sub-transistor is necessary so that the product of the ß-values is less than 1 and the thyristor is switched off. The carrier capture layer 20 likewise increases the turn-off sensitivity of the thyristor, this can be switched off with a smaller control signal. It has z. B. shown that one after the Invention constructed thyristor with a forward current of 100 mA a cut-off current gain from 40 to 50, it can therefore be switched off with a control signal of about 2 mA. Known In contrast, turn-off thyristors have a turn-off current gain of 5 to 10.

Der in Fig. 1 dargestellte Thyristor hat eine Zentralkathodenzone, umgeben von einer zentral angeordneten kathodenseitigen Basiszone und einer ringförmigen Anodenzone.The thyristor shown in Fig. 1 has a central cathode zone, surrounded by a centrally arranged cathode-side base zone and an annular one Anode zone.

Bei dem Thyristor nach F i g. 4 sind im Gegensatz hierzu die Kathodenzone und kathodenseitige Basiszone ringförmig und umgeben die zentral angeordnete Anodenzone und sind von dieser durch einen Teil der anodenseitigen Basiszone getrennt. Bei dem Thyristor nach Fig. 5 ist der Aufbau der Zonen ähnlich mit dem Unterschied, daß die ringförmige Kathodenzone die Anodenzone enger umgibt als bei dem Aufbau nach Fig. 4. Hier ist die Länge des Weges der Ladungsträger zwischen Anoden- und Kathodenzone kurzer und die Durchlaßspannung ist entsprechend geringer, ebenso der Haltestrom.In the thyristor according to FIG. In contrast to this, 4 are the cathode zone and the cathode-side base zone ring-shaped and surround the centrally arranged anode zone and are from this through part of the Separate base zone on the anode side. In the thyristor according to FIG. 5, the structure of the zones is similar to the difference that the annular cathode zone surrounds the anode zone more closely than in the case of the structure according to Fig. 4. Here is the length of the path of the charge carriers between the anode and cathode zones shorter and the forward voltage is correspondingly lower, as is the holding current.

Der Thyristor nach F i g. 6 hat den gleichen Aufbau wie der nach Fig. 1. Ein Unterschied besteht nur darin, daß die Trägereinfangschicht 20 zwei Zungen 22 aufweist, die den Stromweg der Ladungsträger zwischen der Anodenzone 8 und der Basiszone 4 einengen und dadurch den ß-Wert des pnp-Teiltransistors stärker herabsetzen als bei dem Thyristor nach ίο Fig. 1. Abschaltempfindlichkeit und Abschaltstromverstärkung sind entsprechend größer.The thyristor according to FIG. 6 has the same structure as that of FIG. 1. There is one difference only in that the carrier trapping layer 20 has two tongues 22 which define the current path of the charge carriers between the anode zone 8 and the base zone 4 and thereby reduce the ß-value of the PNP sub-transistor more than with the thyristor according to ίο Fig. 1. Switch-off sensitivity and switch-off current gain are correspondingly larger.

Die durch den Thyristor nach der Erfindung erzielten Vorteile gegenüber bekannten Thyristoren seien hier abschließend ausführlicher dargelegt. Es ist un-The advantages achieved by the thyristor according to the invention over known thyristors are said finally presented here in more detail. It is un-

t5 mittelbar einleuchtend, daß die z.B. in Fig. 1 gezeigte Planarbauweise des Thyristors den Vorzug hat, daß alle drei pn-Ubergänge 10, 12 und 14 dauerhaft durch eine Abdeckung geschützt werden können. Durch die Ausbildung einer Schutzschicht auf der int5 indirectly evident that the e.g. The planar construction of the thyristor has the advantage that all three pn junctions 10, 12 and 14 are permanent can be protected by a cover. By forming a protective layer on the in

so den Figuren obere Scheibenfläche werden die Sperrverluste klein. Es genügen ferner zur Herstellung des Zonenaufbaus allein zwei Diffusionsschritte, bei denen in der η-leitenden Zone 6 die p-leitenden Zonen 4 und 8 und in der p-leitenden Zone 4 dieso the upper disk surface of the figures, the blocking losses are small. Furthermore, only two diffusion steps are sufficient to produce the zone structure, in which the p-conductive zones 4 and 8 in the η-conductive zone 6 and the p-conductive zone 4 in the p-conductive zone 4

as η-leitende Zone 2 gebildet werden. Des weiteren können die Elektroden aller vier Zonen 2, 4, 6 und 8 sämtlich an einer Scheibenfläche angebracht werden. Es sei ferner bemerkt, daß die Ringform der Basiselektroden ein nahezu gleichzeitiges Ansprechen aller Teile der kathodenseitigen Basis auf ein angelegtes Steuersignal ermöglicht, so daß dadurch die Zündausbreitung verbessert und eine elektrische sowie thermische Entlastung der zuerst stromführenden Basiszonengebiete begünstigt wird. Bei der beschriebenen Planarstruktur des Thyristors verlaufen die elektrischen Stromlinien parallel zur Scheibenfläche. Die lateralen Bemessungen der Zonen 2, 4, 6 und 8 lassen sich beim Maskieren vor dem Eindiffundieren leichter einstellen als die Bemessungen der Zonen bekannter Thyristoren durch Regulierung der Eindringtiefe oder der Scheibendicke. Die Größe des stromführenden Teils des Planarthyristors kann im Verhältnis zu der von dieser getragenen Durchlaßstromstärke klein gehalten werden. Das bedeutet optimale Ausnutzung des Materials und Verminderung der Materialkosten. Der Planaraufbau ermöglicht es auch, die Teiltransistoren des Thyristors in bekannter Weise so auszubilden, daß ein jeder Teiltransistor einen gewünschten ß-Wert erhält, und daßas η-conductive zone 2 can be formed. Furthermore, the electrodes of all four zones 2, 4, 6 and 8 can all be attached to a disk surface. It should also be noted that the ring shape of the base electrodes enables almost simultaneous response of all parts of the cathode-side base to an applied control signal, so that the ignition propagation is improved and an electrical and thermal relief of the base zone areas that are first current is promoted. In the described planar structure of the thyristor, the electrical current lines run parallel to the pane surface. The lateral dimensions of zones 2, 4, 6 and 8 can be set more easily when masking before diffusion than the dimensions of the zones of known thyristors by regulating the depth of penetration or the thickness of the pane. The size of the current-carrying part of the planarthyristor can be kept small in relation to the forward current strength carried by it. This means optimal use of the material and a reduction in material costs. The planar structure also makes it possible to design the partial transistors of the thyristor in a known manner so that each partial transistor receives a desired β value, and that

sich mit Hilfe der Diffusionsmaske die kritischen Abstände zwischen den Zonen 2, 4, 6 und 8 auf der Scheibenfläche gesichert festlegen lassen. Dies bedeutet gute Reproduzierbarkeit der elektrischen Eigenschaften bei Thyristoren gemäß der Erfindung undWith the help of the diffusion mask, the critical distances between zones 2, 4, 6 and 8 on the Have the pane surface fixed securely. This means good reproducibility of the electrical properties in thyristors according to the invention and

niedrige Fertigungskosten. Die in.den Fig. 1, 4, 5 und 6 dargestellte Trägereinfangschicht 20 ist in bekannter Weise z. B. durch Epitaxie oder durch Eindiffusion an einer Scheibenfläche der Thyristorscheibe Herstellbar. . "Vlow manufacturing costs. The in.den Fig. 1, 4, 5 and 6, carrier capture layer 20 is shown in a known manner e.g. B. by epitaxy or by diffusion Can be produced on a disk surface of the thyristor disk. . "V

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Thyristor with a disk-shaped semiconductor body with a cathode zone, a cathode-side base zone, an anode-side base zone, an anode zone, a cathode on the cathode zone, a control electrode on the cathode-side base zone, a control electrode on the anode-side base zone and an anode at the anode zone, characterized in that that the three pn junctions (10, 12, 14) formed by the four thyristor zones (2, 4, 6, 8) on one disk surface of the Semiconductor body (1) end and that along the flow path of the minority charge carriers in the cathode or anode-side base zone (4, 6) between the cathode-base pn junction (10) or the anode-base pn junction (14) and the base-base pn junction (12) to the cathode or to the base zone on the anode side, a semiconductor layer (20) of the same conductivity type as this base zone (6), but with one of it compared to higher doping concentrations that reduce the life of the minority charge carriers adjoins.

2. Thyristor according to claim 1, characterized by a zone sequence consisting of egg-conducting Cathode zone (2), a p-conducting cathode-side base zone adjoining the same (4), an η-conductive anode-side base zone (6) and adjacent to this base zone a p-conducting anode zone (8) adjoining the base zone on the anode side and by a epitaxially applied to the p-conducting cathode or the η-conducting anode-side base zone (4, 6) adjoining semiconductor layer (20).

3. Thyristor according to claim 1 and 2; characterized in that the cathode-side base zone (4) concentrically surrounds the cathode zone (2), that furthermore the anode-side base zone (6) concentrically surrounds the cathode-side base zone (4) and that the anode zone (8) and the cathode-side base zone (4) are annular surrounds as well as is surrounded by the anode-side base zone (6) (Fig. 1).

4. Thyristor according to claim 1 and 3, characterized by a partially in the flow path of the minority charge carrier in the anode-side Semiconductor layer (20) extending into the base zone (6) (FIG. 6).

5. Thyristor according to Claim 1 and 2, characterized in that the annular cathode zone (2) surrounded concentrically by a likewise ring-shaped cathode-side base zone (4) is that the anode-side base zone (6) concentrically surrounds the central anode zone (8), and that the ring-shaped cathode-side base zone (4) together with the cathode zone (2) contained therewith surrounds both the anode-side base zone (6) and the anode-side base zone (6) is (Figs. 4 and 5). -