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DE2462500A1 - Four zone thyristor with at least one gate - has intermediate weakly doped zone between base zone and outer emitter zone - Google Patents

Four zone thyristor with at least one gate - has intermediate weakly doped zone between base zone and outer emitter zone

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DE2462500A1
DE2462500A1 DE19742462500 DE2462500A DE2462500A1 DE 2462500 A1 DE2462500 A1 DE 2462500A1 DE 19742462500 DE19742462500 DE 19742462500 DE 2462500 A DE2462500 A DE 2462500A DE 2462500 A1 DE2462500 A1 DE 2462500A1
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Germany
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thyristor
emitter
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zones
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Inventor
Willi Prof Dr Gerlach
Dieter Dr Silber
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
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    • H10D62/17Semiconductor regions connected to electrodes not carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. channel regions
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    • H10D62/13Semiconductor regions connected to electrodes carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. source or drain regions
    • H10D62/141Anode or cathode regions of thyristors; Collector or emitter regions of gated bipolar-mode devices, e.g. of IGBTs
    • H10D62/148Cathode regions of thyristors

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Abstract

Thyristor with at least four zones of alternate opposite conductivity type, and at least one gate (control electrode) is proposed. The thyristor is designed to provide reliable and faultless switching without detriment to its other properties. To this end, between the base (control) zone and the adjacent outer emitter zone an intermediate weakly doped zone is provided and is of the same conductivity type as the base (control) zone. Lands are provided for short-circuiting the intermediate zone and the emitter zone. These lands are specifically designed in planar configuration.

Description

"Thyristor""Thyristor"

Die Erfindung betrifft einen Thyristor mit mindestens vier Zonen abwechselnd entgegengesetzten Leitungstyps und mindestens einer Steuerelektrode.The invention relates to a thyristor with at least four alternating zones opposite conduction type and at least one control electrode.

Ein Thyristor mit vier Zonen abwechselnd entgegengesetzten Leitungstyps weist zwei äußere, metallisch kontaktierte Zonen auf, die als Emitterzonen des Thyristors bezeichnet werden. Die beiden mittleren Zonen werden als Basiszonen bezeichnet, wobei eine dieser beiden Zonen mit einem Steuerkontakt versehen ist und daher die sogenannte Steuerbasiszone darstellt.A thyristor with four zones of alternately opposite conduction types has two outer, metallically contacted zones, which act as emitter zones of the thyristor are designated. The two middle zones are called the base zones, one of these two zones is provided with a control contact and therefore the represents the so-called tax base zone.

Ein Thyristor wird üblicherweise durch einen über den Steuerkontakt zugeführten Zündstromimpuls in den leitenden Zustand übergeführt. Das Ausschalten erfolgt in der Regel durch sogenanntes Abkommutieren, wobei die Ladungsträger durch einen in entgegengesetzter Richtung fließenden Laststrom aus den mit Ladungsträgern überschwemmten Gebieten des Halbleiterkörpers abgesaugt werden. Dabei wird der PN-Übergang zwischen der Steuerbasiszone und der benachbarten Emitterzone in Sperrichtung belastet und kann kurzzeitig in den Durchbruch geraten, wodurch der Abschaltvorgang behindert wird. Das Ausschaltverhalten kann durch Emitterkurzschlüsse verbessert werden, wobei dann die Ladungsträger vorwiegend über diese Bereiche abgesaugt werden. In diesem Fall wird der Abschaltvorgang dann besonders effektiv sein, wenn der zwischen der äußeren Emitterzone und der Steuerbasiszone gebildete PN-Ubergang nicht durchbricht.A thyristor is usually operated by a control contact supplied ignition current pulse transferred into the conductive state. Switching off usually takes place by what is known as commutation, whereby the charge carriers pass through a load current flowing in the opposite direction from those with charge carriers flooded areas of the semiconductor body are sucked off. This is the PN junction loaded between the control base zone and the adjacent emitter zone in the reverse direction and can briefly break through, which hinders the shutdown process will. The switch-off behavior can be improved by emitter short circuits, whereby then the load carriers predominantly vacuumed over these areas will. In this case, the shutdown process will be particularly effective if the PN junction formed between the outer emitter zone and the control base zone does not break through.

Andererseits soll ein zu starker lateraler Strom in der Steuerbasis vermieden werden, da dieser Strom zu einem lateralen Spannungsabfall führt, der die Gefahr eines Durchbruchs der in Frage stehenden Sperrschicht erhöht. Zur Vermeidung des lateralen Spannungsabfalls werden die Emitterkurzschlußstellen dichter gewählt, was wiederum aus anderen Gründen ungünstig ist, wie z.B. eine Behinderung der Zündausbreitung.On the other hand, too strong a lateral current should be in the control base be avoided, as this current leads to a lateral voltage drop that the risk of the barrier layer in question breaking through increases. To avoid of the lateral voltage drop, the emitter short-circuit points are chosen more densely, which in turn is unfavorable for other reasons, such as a hindrance to the ignition propagation.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Thyristor verfügbar zu machen, der ein einwandfreies und sicheres Abschalten ermöglicht, ohne daß andere Eigenschaften verschlechtert werden.The invention is therefore based on the object of making a thyristor available to make, which enables a perfect and safe shutdown without others Properties are deteriorated.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen der Steuerbasiszone und der benachbarten äußeren Emitterzone eine Zwischenzone vorgesehen ist, die schwach dotiert ist und den gleichen Leitungstyp wie die Steuerbasiszone aufweist, und daß Stellen vorgesehen sind, an denen die Zwischenzone und die Emitterzone kurzgeschlossen sind.This object is achieved according to the invention in that between an intermediate region is provided between the control base region and the adjacent outer emitter region which is lightly doped and of the same conductivity type as the control base region having, and that locations are provided at which the intermediate zone and the emitter zone are short-circuited.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß im Bereich der Kurzschlüsse die Trägerlebensdauer in den beiden Basiszonen durch zusätzliche Rekombinationszentren vermindert wird.An advantageous development of the invention is that in Area of the short-circuits the carrier service life in the two base zones by additional Recombination centers is reduced.

Die Erhöhung der Sperrspannung zwischen der Emitterzone und der Steuerbasiszone erklärt sich in bekannter Weise durch die günstigeren Sperreigenschaften einer P-S-N-Struktur gegenüber einem P§-Ubergang mit relativ hoher Dotierung.The increase in the reverse voltage between the emitter zone and the control base zone is explained in a known way by the more favorable blocking properties of a P-S-N structure compared to a P§ transition with relatively high doping.

Die Dicke und Dotierung der schwach dotierten Zwischenzone wird zweckmäßig so gewählt, daß sich für die aus Emitter, Zwischenzone und Steuerbasis gebildete P-S-N-Struktur eine Sperrspannung oberhalb 20 V einstellt. Gleichzeitig ergibt sich auch eine Verbesserung der Störsicherheit, d.h. eine Sicherheit gegen das Zünden des Thyristors über die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit, indem die schwache Dotierung der Zwischenzone und deren Breite so gewählt werden, daß der Stromverstärkungsfaktor des Teiltransistors, der aus der Steuerbasiszone und den beiden benachbarten Zonen entgegengesetzten Beitungstyps gebildet wird, erst bei höheren Strömen ansteigt als bei der konventionellen Bauweise.The thickness and doping of the weakly doped intermediate zone is appropriate chosen so that for the emitter, Intermediate zone and tax base P-S-N structure formed sets a reverse voltage above 20 V. Simultaneously there is also an improvement in the immunity to interference, i.e. a security against the triggering of the thyristor over the voltage rise rate by the weak Doping of the intermediate zone and its width are chosen so that the current gain factor of the sub-transistor, which consists of the control base zone and the two adjacent zones opposite formation type is formed, only increases at higher currents than with conventional construction.

Das Wesen der Erfindung soll anhand der Figur naher erläutert werden.The essence of the invention will be explained in more detail with reference to the figure.

Der Thyristor 1 besteht aus den beiden Emitterzonen 2, 3 und den beiden Basiszonen 4, 5. Die Emitterzonen 2 und 3 sind jeweils mit metallischen Kontakten 7 bzw. 8 versehen.The thyristor 1 consists of the two emitter zones 2, 3 and the two Base zones 4, 5. The emitter zones 2 and 3 each have metallic contacts 7 or 8 provided.

Zwischen der Emitterzone 3 und der Basiszone 5 befindet sich eine Zwischenzone 9, die schwach dotiert ist und den gleichen Leitungstyp wie die Steuerbasiszone aufweist. Die Zwischenzone 9 ist mit dem Steuerkontakt 6 versehen. Infolge der schwachen Dotierung bilden die Zonen 3, 5 und 9 eine P-S-N-Struktur mit relativ hoher Durchbruchsspannung. Infolge der hohen Durchbruchs spannung des zwischen der Emitterzone und der Basiszone bestehenden PN-Übergangs wird vermieden, daß aufgrund des beim Ausschalten durch Kommutierung auftretenden lateralen Spannungsabfalls diese Sperrschicht an irgendeiner Stelle in den Durchbruch geht. Die Kurzschlüsse befinden sich zwischen der Emitterzone 3 und der Zwischenzone 5 an den Stellen mit dem Bezugszeichen 10. Wie bereits erwohnt, können vorteilhaft Bereiche 11 unterhalb der Kurzschlußstellen 10 vqrgesehen werden, in denen die beiden Basiszonen 4 und 5 eine erhöhte Rekombinationszentrendichte aufweisen.There is one between the emitter zone 3 and the base zone 5 Intermediate zone 9, which is lightly doped and the same conductivity type as the control base zone having. The intermediate zone 9 is provided with the control contact 6. As a result of the weak With doping, zones 3, 5 and 9 form a P-S-N structure with a relatively high breakdown voltage. As a result of the high breakdown voltage between the emitter zone and the base zone existing PN junction is avoided that due to the switching off by Lateral voltage drop occurring at any commutation at this junction Body goes into the breakthrough. The short circuits are between the emitter zone 3 and the intermediate zone 5 at the points with the reference number 10. As already mentioned, areas 11 below the short-circuit points 10 can advantageously be provided, in which the two base zones 4 and 5 have an increased recombination center density exhibit.

Da bei Belastung in Durchlaßrichtung die nur schwach dotierte Zone 9 von Ladungsträgern überschwemmt wird und da die Ladungsträgerlebensdauer in schwach dotierten Zonen bei hoher Injektion relativ groß ist gegenüber der Trägerlebensdauer in den höher dotierten Bereichen, muß bei dem Thyristor gemäß der Erfindung auch keine Beeinträchtigung des Durchlaßverhaltens in Kauf genommen werden.Since the only weakly doped zone when loaded in the forward direction 9 is flooded by load carriers and since the Carrier life in weakly doped zones with high injection is relatively large compared to the carrier lifetime in the more highly doped areas must also be used in the thyristor according to the invention no impairment of the passage behavior can be accepted.

Ein Verfahren zum Herstellen eines Thyristors gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Steuerbasiszone durch Eindiffusion von Störstellen erzeugt und deren Dicke gegebenenfalls durch Materialabtragung zur gewünschten Dimensionierung des Einschaltstromes eingestellt wird. Auf die Steuerbasiszone wird anschließend die hochohmige Zwischenzone epitaktisch abgeschieden und in diese Zwischenschicht die eigentliche Emitterzone durch Diffusion oder Legierung eingebracht. Die epitaktisch abgeschiedene Schicht enthält bei dem fertigen Thyristor die Zonen 3 und 9, indem in diese Schicht selektiv die Zone 3 eingebracht wird, wobei automatisch die Zwischenzone 9 entsteht. Die Herstellung des Thyristors bezüglich der anderen Parameter erfolgt in bekannter Weise.A method of making a thyristor according to the invention is that the control base zone is generated by diffusion of impurities and their thickness, if necessary by removing material to the desired dimensioning the inrush current is set. Subsequently, the tax base zone the high-resistance intermediate zone is deposited epitaxially and in this intermediate layer the actual emitter zone introduced by diffusion or alloy. The epitaxial deposited layer contains zones 3 and 9 in the finished thyristor by Zone 3 is selectively introduced into this layer, the intermediate zone automatically 9 is created. The thyristor is manufactured with regard to the other parameters in a known way.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (6)

Patentansprüche 1. Thyristor mit mindestens vier Zonen abwechselnd entgegengesetzten Leitungstyps und mindestens einer Steuerelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Steuerbasiszone (5) und der benachbarten äußeren Emitterzone (3) eine Zwischenzone (9) vorgesehen ist, die schwach dotiert ist und den gleichen Leitungstyp wie die Steuerbasiszone (5) aufweist, und daß Stellen (10) vorgesehen sind, an denen die Zwischenzone (9) und die Emitterzone (3) kurzgeschlossen sind. Claims 1. Thyristor with at least four zones alternately opposite conduction type and at least one control electrode, characterized in that, that between the control base zone (5) and the adjacent outer emitter zone (3) an intermediate zone (9) is provided, which is lightly doped and the same conductivity type as the control base zone (5), and that locations (10) are provided at which the intermediate zone (9) and the emitter zone (3) are short-circuited. 2. Thyristor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußstellen (10) planar ausgebildet sind.2. Thyristor according to claim 1, characterized in that the short-circuit points (10) are planar. 3. Thyristor nach Anspruch 1 Oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich (11) unterhalb der Kurzschlußstellen (10) die Konzentration der Rekombinationszentren in den Basiszonen (4, 5) erhöht ist.3. Thyristor according to claim 1 or 2, characterized in that im Area (11) below the short-circuit points (10) the concentration of the recombination centers is increased in the base zones (4, 5). 4. Thyristor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbruchsspannung der aus Emitterzone (3), Zwischenzone (9) und Steuerbasiszone (5) gebildeten P-S-N-Struktur oberhalb 20 V liegt.4. Thyristor according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the breakdown voltage of the emitter zone (3), intermediate zone (9) and control base zone (5) formed P-S-N structure is above 20 V. 5. Thyristor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (6) die Zwischenzone (9) direkt kontaktiert.5. Thyristor according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the control electrode (6) contacts the intermediate zone (9) directly. 6. Verfahren zum Herstellen eines Thyristors nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerbasiszone (5) durch Eindiffusion von Störstellen erzeugt und deren Dicke gegebenenfalls durch Materialabtragung eingestellt wird, daß auf der Steuerbasiszone (5) die Zwischenzone (9) epitaktisch abgeschieden und anschließend die Emitterzone (3) durch Diffusion oder Legierung gebildet wird.6. A method for manufacturing a thyristor according to any one of the claims 1 to 5, characterized in that the control base zone (5) by diffusion generated by imperfections and adjusted their thickness, if necessary, by removing material is that on the control base zone (5), the intermediate zone (9) is deposited epitaxially and then the emitter zone (3) is formed by diffusion or alloying.
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DE2462500B2 DE2462500B2 (en) 1980-12-18
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3337783A (en) * 1964-01-16 1967-08-22 Westinghouse Electric Corp Shorted emitter controlled rectifier with improved turn-off gain

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3337783A (en) * 1964-01-16 1967-08-22 Westinghouse Electric Corp Shorted emitter controlled rectifier with improved turn-off gain

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