DE1223954B - Semiconductor current gate with four zones of alternating conduction types and a control electrode - Google Patents
Semiconductor current gate with four zones of alternating conduction types and a control electrodeInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. α.:Int. α .:
HOIlHOIl
Deutsche Kl.: 21g-11/02German class: 21g-11/02
Nummer: 1223 954Number: 1223 954
Aktenzeichen: S 82466 VIII c/21 gFile number: S 82466 VIII c / 21 g
Anmeldetag: 16. November 1962Filing date: November 16, 1962
Auslegetag: 1. September 1966Opening day: September 1, 1966
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung eines Halbleiterstromtors, dessen Halbleiterkörper vorzugsweise aus Germanium oder Silizium hergestellt ist, mit vier aufeinanderfolgenden Zonen abwechselnd entgegengesetzten Leitungstyps und mit einer ganz oder teilweise in einer Aussparung der Randzone einer Elektrode an einer äußeren Zone angeordneten Steuerelektrode. The invention relates to an improvement of a semiconductor current gate, its semiconductor body is preferably made of germanium or silicon, with four consecutive zones alternating opposite line type and with one wholly or partially in a recess in the edge zone of a Electrode on an outer zone arranged control electrode.
Bei einer solchen Anordnung hat sich ergeben, daß unter Umständen ihre Wirkung nicht ausreichend sein
kann, um das Halbleiterstromtor, insbesondere nach der Einleitung des Zündvorgangs, schnell genug über
die ganze für die Stromtragfähigkeit des Hauptstroms bestimmenden Fläche des Halbleiterkörpers hinweg
in den leitenden Zustand überzuführen. Eine Ursache hierfür kann sein, daß beim Vorliegen nur einer solchen
Steuerelektrode in der Randzone der Hauptelektrode die Entfernung der verschiedenen Flächenelemente,
die in die Funktion der Stromführung des Hauptstroms nach dem Zündvorgang einbezogen werden,
relativ stark schwankt, und zwar in dem Wertezwischenraum mit dem unteren Grenzwert von der
gegenseitigen Entfernung der einander unmittelbar gegenüberliegenden Ränder von Haupt- und Steuerelektrode
bis zum oberen Wert entsprechend der Länge der größten Sehne, die sich in der Flächenausdehnung
der Hauptelektrode von deren der Steuerelektrode unmittelbar gegenüberliegenden Umfang
bis zu dem der Steuerelektrode abgewandten Umfang der Hauptelektrode erstreckt. Offenbar wird mit der
Zündung zunächst zwischen den Hauptelektroden ein Stromweg von relativ geringer Dicke gebildet, der sich
dann durch die zufolge des Konzentrationsgefälles an Ladungsträgern bestehende Neigung zur Diffusion
von Ladungsträgern aus diesem Stromweg heraus in den noch nicht an der Stromführung beteiligten Voiumenanteil
des Halbleiterkörpers hinein verbreitert. Hierdurch steigt die Konzentration an Ladungsträgern
an, die wiederum Anlaß zu einer seitlichen Abdiffusion von Ladungsträgern in den Bereich geringerer
Ladungsträgerkonzentration des Halbleiterkörpers sein wird. Es wird sich auf diese Weise nach dem
Zündvorgang von einer Stelle des Emitters aus ein allmähliches Fortschreiten bzw. Anwachsen der
Größe des stromtragenden Querschnitts und damit der Stromtragfähigkeit des Halbleiterelements ergeben.
Die Diffusionsneigung der Ladungsträger aus der bereits vorhandenen Strombahn hat aber gewissermaßen
den Charakter einer Verdünnungswirkung der vorhandenen spezifischen Ladungsträgerkonzentration,
insbesondere wenn der Querschnitt des in die Stromführung einzubeziehenden Halbleiter-Halbleiterstromtor
mit vier Zonen
abwechselnd entgegengesetzten Leitungstyps
und einer SteuerelektrodeWith such an arrangement, it has been found that under certain circumstances their effect may not be sufficient to convert the semiconductor current gate into the conductive state quickly enough, especially after the initiation of the ignition process, over the entire area of the semiconductor body which determines the current-carrying capacity of the main current. One reason for this may be that if there is only one such control electrode in the edge zone of the main electrode, the distance between the various surface elements, which are included in the function of conducting the main current after the ignition process, fluctuates relatively strongly, namely in the value gap with the lower one Limit value of the mutual distance of the directly opposite edges of the main and control electrode up to the upper value corresponding to the length of the largest chord, which extends in the area of the main electrode from its periphery directly opposite the control electrode to the periphery of the main electrode facing away from the control electrode . Obviously, with the ignition, a current path of relatively small thickness is initially formed between the main electrodes, which then widens due to the tendency of charge carriers to diffuse out of this current path into the volume portion of the semiconductor body that is not yet involved in the current conduction due to the tendency of the charge carriers to diffuse due to the concentration gradient of charge carriers . As a result, the concentration of charge carriers increases, which in turn will be the reason for a lateral diffusion of charge carriers into the region of lower charge carrier concentration of the semiconductor body. In this way, after the ignition process, there will be a gradual progression or increase in the size of the current-carrying cross section and thus the current-carrying capacity of the semiconductor element from one point on the emitter. The tendency of the charge carriers to diffuse from the already existing current path has the character of a dilution effect of the existing specific charge carrier concentration, in particular when the cross section of the semiconductor semiconductor current gate to be included in the current conduction has four zones
alternately opposite line types
and a control electrode
Anmelder:Applicant:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dr.-Ing. Karl Heinz Geyer, MünchenDr.-Ing. Karl Heinz Geyer, Munich
körpers noch in seiner Querschnittsausdehnung wächst.body is still growing in its cross-sectional dimension.
Wenn es nun nach den Überlegungen, welche der vorliegenden Erfindung zugrunde liegen, gelingt, das genannte Intervall, über welches hinweg die Ausbreitung der Ladungsträger stattfinden muß, bis zur Erlangung der vollen Stromtragfähigkeit im Hauptstromweg des Halbleiterstromtors herabzusetzen, so muß sich auch eine Verbesserung des Stromtors hinsichtlich einer schnellen Erlangung seiner vollen Stromtragfähigkeit nach seiner eingeleiteten Zündung ergeben.If it is now possible after the considerations on which the present invention is based, that called interval, over which the propagation of the charge carriers must take place until they are obtained reduce the full current carrying capacity in the main current path of the semiconductor current gate, so must There is also an improvement in the current gate with regard to a quick achievement of its full current carrying capacity surrendered after its initiated ignition.
Zur Lösung dieser somit vorgezeichneten Aufgabe und zur Erreichung einer Verbesserung der bekannten Halbleiterstromtore der eingangs angeführten grundsätzlichen Art sind erfindungsgemäß mehrere solche in der Umfangsrichtung des Halbleiterkörpers versetzte und elektrisch miteinander verbundene Steuerelektroden in je einer der Aussparungen der äußeren Randzone der Elektrode an einer äußeren Zone angeordnet. To solve this task, which has thus been drawn up, and to achieve an improvement on the known According to the invention, there are several semiconductor current gates of the basic type mentioned at the outset in the circumferential direction of the semiconductor body offset and electrically interconnected control electrodes arranged in each of the recesses of the outer edge zone of the electrode on an outer zone.
Offensichtlich wird auf diese Weise die Entfernung aller Flächenelemente der Hauptelektrode bzw. der Emitterelektrode von einer zugehörigen Steuerelektrode mit ihrem Höchstwert nicht größer als der Halbmesser dieser Hauptelektrode.In this way, the removal of all surface elements of the main electrode or the Emitter electrode from an associated control electrode with its maximum value not greater than that Radius of this main electrode.
Außerdem schreitet bei einem erfindungsgemäß aufgebauten Halbleiterstromtor die Ladungsträgerdiffusion von Quellen in der äußeren Randzone zwar auch in der Umfangsrichtung, jedoch in besonders vorteilhafter Weise in Richtung auf das Zentrum der Hauptelektrode, also auf in ihrer Flächenausdehnung abnehmenden Ringzone bzw. sich verjüngenden Querschnitten mit der Wirkung einer Konzentrationssteigerung an Ladungsträgern durch die Diffusion in denjenigen Volumenanteilen fort, die neu in den Bereich der Stromtragfähigkeit einbezogen werden, bisIn addition, charge carrier diffusion occurs in a semiconductor current gate constructed according to the invention of sources in the outer edge zone also in the circumferential direction, but in a special way advantageously in the direction of the center of the main electrode, that is to say in terms of its surface area decreasing ring zone or tapering cross-sections with the effect of an increase in the concentration of charge carriers through diffusion in those volume fractions that are newly included in the range of current carrying capacity until
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die fortschreitende Ringbogenzonen schließlich einander treffen sowie ineinander übergehen und somit an diesen Volumenstellen des Halbleiterkörpers nunmehr gemeinsam zur Steigerung der Ladungsträgerkonzentration in den Volumenanteilen des Halbleiterkörpers beitragen. .the progressive arch zones finally meet and merge into one another and thus at these volume points of the semiconductor body now jointly to increase the charge carrier concentration contribute in the volume fractions of the semiconductor body. .
Die Aussparungen in der geometrischen Grundform der Hauptelektrode können dabei in verschiedener geeigneter Weise bzw. Form gewählt werden. So können im Randteil der Hauptelektrode ζ. Β. kreisförmige oder rechteckige Aussparungen vorgesehen sein, innerhalb welcher Steuerelektroden von ähnlicher geometrischer Grundform angeordnet bzw. einlegiert sind. Es können jedoch auch die Aussparungen in der Hauptelektrode und die Steuerelektrode geometrisch verschiedene Umfangsformen aufweisen. Das kann z. B. zu dem Zweck erfolgen, daß stärker gekrümmte Teile der Steuer- bzw. Basiselektrode der Aussparung des Umfangs der Hauptelektrode bzw. in deren Randzone gegenüberliegen, um auf diese Weise die Zündung des Halbleiterstromtors günstiger zu gestalten.The recesses in the basic geometric shape of the main electrode can be in different be selected in a suitable manner or form. So can in the edge part of the main electrode ζ. Β. circular or rectangular recesses may be provided, within which control electrodes of similar geometric shape Basic shape are arranged or alloyed. However, the recesses in the Main electrode and the control electrode have geometrically different circumferential shapes. That can z. B. for the purpose that more curved parts of the control or base electrode of the recess of the circumference of the main electrode or in the edge zone thereof, in order to trigger the ignition in this way to make the semiconductor current gate cheaper.
Im Rahmen einer solchen erstgenannten Ausführung mit geometrischen ähnlichen Formen von Aussparung der Hauptelektrode und Steuerelektrode würde es auch liegen, die Hauptelektrode an ihrer Randzone mit relativ zueinander in der Umfangsrichtung der Hauptelektrode versetzten ringsektorförmigen, Aussparungen herzustellen und innerhalb dieser ringsektorförmigen Aussparungen jeweils je eine Basis- bzw. Steuerelektrode gleichartiger geometrischer Formgebung, also ebenfalls von Ringsektorform anzuordnen, wobei jeweils zwischen Haupt- und Steuerelektrode ein dem Sperrspannungswert entsprechender gegenseitiger Abstand in Form eines Spalts eingehalten wird.In the context of such a first-mentioned embodiment with geometrically similar shapes of recess the main electrode and control electrode would also lie, the main electrode on theirs Edge zone with annular sector-shaped, offset relative to one another in the circumferential direction of the main electrode, Produce recesses and each within these annular sector-shaped recesses a base or control electrode of the same geometric shape, that is also of the shape of a ring sector to be arranged, with a respective blocking voltage value between the main and control electrode mutual distance is maintained in the form of a gap.
Bekannt ist eine im quaderförmigen Halbleiterkörper pnpn-zonengeschichtete Schaltvorrichtung bzw. ein in dieser Weise aufgebauter gesteuerter Gleichrichter unter Benutzung von Germanium- oder Silizium-Halbleitermaterial, bei der die eine äußere n-dotierte Zone in die eine Stirnfläche eines dreischichtigen pnp-zonengeschichteten Aufbaus eingreift und gleich einer auf dieser Zone vorgesehenen Anschlußelektrode mit einer zentralen Aussparung versehen ist, um durch den entstehenden Kanal hindurch einen Anschlußdraht als Steuerelektrode bis an und in die eine innere p-leitende Zone führen zu können.A switching device or switching device layered in pnpn zones in the cuboid semiconductor body is known. a controlled rectifier constructed in this way using germanium or silicon semiconductor material, in which the one outer n-doped zone in the one end face of a three-layer pnp-zone-layered structure engages and the same as a connection electrode provided on this zone is provided with a central recess in order to pass a connecting wire through the resulting channel to be able to lead as a control electrode up to and into an inner p-conductive zone.
Bei einer solchen Anordnung wird aber offenbar ein wertvoller zentraler Anteil der geometrischen Grundform des Hauptelektrodenbereichs der gleichen Oberfläche des Halbleiterkörpers für die Unterbringung des Steuerelektrodensystems verbraucht.With such an arrangement, however, a valuable central part of the geometric Basic shape of the main electrode area of the same surface of the semiconductor body for accommodation of the control electrode system is used up.
Außerdem setzt der Zündvorgang und damit der Vorgang für die fortschreitende Bereitstellung und Einbeziehung des weiteren Volumens des Halbleiterkörpers in die Funktion des Tragens des Hauptstroms etwa in der Mitte der Hauptelektrode ein, womit bei diesem Vorgang der Querschnitt des einzubeziehenden Volumens ansteigt, was einer solchen bereits in der allgemeinen Beschreibung geschilderten Diffusion der Ladungsträger aus der bereits stromtragenden Bahn im Halbleiterkörpervolumen in den Nachbarvolumenbereich des Halbleiterkörpers im Sinne einer fortschreitenden nachteiligen Verdünnung der Ladungsträgerkonzentration gleichkommt.In addition, the ignition process and thus the process for the progressive provision and continues Inclusion of the further volume of the semiconductor body in the function of carrying the main current approximately in the middle of the main electrode, which is the cross-section of the to be included in this process Volume increases, which is such a diffusion already described in the general description Charge carriers from the path that is already carrying current in the semiconductor body volume into the neighboring volume area of the semiconductor body in terms of a progressive disadvantageous dilution of the charge carrier concentration equals.
Bei einer anderen bekannten Halbleiteranordnung, und zwar einer Transistoranordnung für Schaltzwecke mit Zweileiteranschluß an den Stirnflächen eines Halbleiterkörpers aus zwei übereinandergeschichteten Zonen entgegengesetzten elektrischen Leitungstyps von gleicher Flächenausdehnung senkrecht zur Halbleiterkörperachse ist in die jeweilige Stirnfläche der genannten Zonen je eine von diesen umschlossene ringförmige eindotierte Zone entgegengesetzten Leitungstyps vorgesehen, wonach auf diesen Stirnflächen ohmsche Kontakte aufgebracht worden sind, welche die in der einzelnen Stirnfläche des HalbleiterkörpersIn another known semiconductor device, namely a transistor device for switching purposes with two-wire connection at the end faces of a semiconductor body made of two stacked one on top of the other Zones of opposite electrical conduction types of the same area extension perpendicular to the axis of the semiconductor body is in the respective end face of the named zones each one enclosed by these annular doped zone of opposite conduction type provided, after which on these end faces Ohmic contacts have been applied, which are in the individual end face of the semiconductor body
ίο heraustretenden Bereiche von zueinander entgegengesetzten Leitungstyp kurzschließen und für die Einschaltung des Halbleiterbauelements in den Stromlauf des Verbraucherkreises dienen. Bei einer von dieserίο protruding areas from opposite to each other Short-circuit the line type and for switching the semiconductor component into the circuit serve the consumer group. With one of these
' Anordnung abgewandelten Transistoranordnung ist zwar die eine Zone in der angegebenen Weise an ihrer
Stirnfläche gestaltet und mit dem ohmschen Anschlußkontakt versehen, jedoch ist an der gegenüberliegenden
Oberfläche und der mit entgegengesetztem Leitungstyp dotierten Zone an einem Flächenanteil
erstens ein Anschlußkontakt für einen Steueranschlußleiter und an einem weiteren Flächenanteil ein eindotierter
Bereich entgegengesetzten Leitungstyps mit Anschlußkontakt und Anschlußleiter vorgesehen.
Der Gedanke, mehrere anteilige Zündelektroden bzw. Steuerelektroden in der Umfangszone der Hauptelektrode
an der gleichen Oberfäche vorzusehen, war also nicht benutzt.'Arrangement modified transistor arrangement, although one zone is designed in the specified way on its end face and provided with the ohmic connection contact, however, on the opposite surface and the zone doped with the opposite conductivity type, there is firstly a connection contact for a control connection conductor on one surface portion and on another Area portion of a doped area of opposite line type with connection contact and connection conductor is provided.
The idea of providing several proportional ignition electrodes or control electrodes in the peripheral zone of the main electrode on the same surface was therefore not used.
Bei einer Mehrfachelektroden-Modulatoranordnung und ebenso bei einer Halbleiteranordnung in Form eines als Tetrode ausgebildeten Transistors war es bekannt, mehrere Spitzenelektroden, von denen jede in einem besonderen Stromzweig der Schaltung liegt, an der gleichen Stirnfläche des Halbleiterkörpers vorzusehen bzw. auf diese aufzusetzen.In the case of a multi-electrode modulator arrangement and also in the case of a semiconductor arrangement in FIG In the form of a transistor designed as a tetrode, several tip electrodes were known, one of which each is in a special branch of the circuit, on the same end face of the semiconductor body to be provided or to be based on this.
Hier lag also ebenfalls keine Halbleiteranordnung vor, bei der an der gleichen Oberfläche des Halbleiterkörpers Steuerelektroden und mindestens eine flächenhafte Hauptelektrode vorgesehen war, wobei die letztere mit Aussparungen an ihrer Randzone versehen war, um je eine Steuerelektrode aufzunehmen, die im Sinne des Erfindungsgegenstandes nur eine anteilige Steuerelektrode eines gemeinsamen Steuersystems eines Halbleiterstromtors ist.In this case, too, there was no semiconductor arrangement with the one on the same surface of the semiconductor body Control electrodes and at least one planar main electrode was provided, the latter was provided with recesses on its edge zone in order to receive a control electrode, which in the For the purposes of the subject matter of the invention, only a proportional control electrode of a common control system of a semiconductor current gate is.
Bei einem Halbleiterbauelement mit pnpn-Zonenaufbau im Halbleiterkörper war es bekannt, an der einen Stirnfläche des Halbleiterkörpers bei Einlagerung einer ringförmigen p-Zone von gleichem Außendurchmesser in die Endzone, so daß ein zentraler Bereich vom n-Leitungstyp, mit welchem die genannte Endzone an dieser Stirnseite des Halbleiterkörpers an dessen Oberfläche tritt, mit einem flächenhaften Anschlußkontakt und an diesem mit einem Anschlußleiter zu versehen war, so daß also eine konzentrische Anordnung einer kreisflächenförmigen Hauptelektrode und einer kreisflächenförmigen Steuerelektrode vorlag, wobei die letztere in der zentralen Aussparung der ersteren liegt.In the case of a semiconductor component with a pnpn zone structure in the semiconductor body, it was known to use an end face of the semiconductor body with the inclusion of an annular p-zone of the same outer diameter in the end zone, so that a central region of the n-conductivity type with which the said End zone on this end face of the semiconductor body occurs on the surface thereof, with an areal Connection contact and was to be provided on this with a connection conductor, so that a concentric one Arrangement of a circular main electrode and a circular control electrode was present, the latter lying in the central recess of the former.
Nach einer Abwandlung einer solchen Ausführung konnte bei einer z. B. rechteckförmigen Flächenausdehnung des Halbleiterkörpers und der an dessen einer Oberfläche vorgesehenen Hauptelektrode auch an einer Ecke der Hauptelektrode eine einspringende Ecke für die Unterbringung der einen an dem System benutzten Steuerelektrode gebildet sein, so daß die eine vorgesehene Steuerelektrode und Hauptelektrode zusammen eine geometrische Grundform von quadratischer Flächenausdehnung an der einen Endfläche des Halbleiterkörpers in Anspruch nehmen.After a modification of such an embodiment could be in a z. B. rectangular area of the semiconductor body and the main electrode provided on one surface thereof as well a re-entrant corner at one corner of the main electrode to accommodate the one on the system used control electrode, so that the one provided control electrode and main electrode together a geometric basic shape with a square surface extension on one end surface of the semiconductor body to complete.
Hierbei ist also ebenfalls nicht der vorteilhafte technische Gedanke der Benutzung mehrerer in der Umfangsrichtung der Hauptelektrode in deren äußeren Rand vorgesehener anteiliger Steuerelektroden verwirklicht gewesen.So here is also not the advantageous technical idea of using several in the Circumferential direction of the main electrode in its outer edge provided proportional control electrodes been realized.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele wird nunmehr auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen.For a more detailed explanation of the invention on the basis of some exemplary embodiments, reference is now made to the Figures of the drawing referenced.
Die F i g. 1 zeigt in der Draufsicht den kreisscheibenförmigen Halbleiterkörper 1 eines Halbleiterstromtors. Dieser trägt an der dem Beschauer zugewandten Stirnfläche eine durch einen Einlegierungsprozeß in dem Halbleiterkörper und für dessen entsprechende Dotierung angebrachte Hauptelektrode 2 sowie anteilige Stücke 3 bis 5 einer Elektrode, welche ebenfalls mittels eines Einlegierungsprozesses an dem Halbleiterkörper 1 angebracht worden sein können und wobei durch diese Legierungsprozesse ein entsprechender Bereich in dem Halbleiterkörper 1 für einen bestimmten elektrischen Leitungstyp und mit einem bestimmten Dotierungsgrad an Störstellen erzeugt worden ist. Jeder dieser Steuerelektrodenteile ist in je einer der in der Randzone der Hauptelektrode 2 vorgesehenen Aussparungen 6 bis 8 angeordnet. Die Teilsteuerelektroden 3 bis 5 sind elektrisch über die Zuleitungen 17 bis 19 mit der gemeinsamen Steuerleitung 20 verbunden.The F i g. 1 shows the circular disk-shaped one in plan view Semiconductor body 1 of a semiconductor current gate. This wears on the one facing the viewer End face by an alloying process in the semiconductor body and for the latter Corresponding doping attached main electrode 2 and proportionate pieces 3 to 5 of an electrode, which have also been attached to the semiconductor body 1 by means of an alloying process can and whereby a corresponding region in the semiconductor body 1 for a certain type of electrical conductivity and with a certain degree of doping at impurities has been generated. Each of these control electrode parts is one of those in the edge zone of the main electrode 2 provided recesses 6 to 8 arranged. The partial control electrodes 3 to 5 are electrical Connected to the common control line 20 via the supply lines 17 to 19.
Durch einen solchen Aufbau wird der vorteilhafte technische Effekt erreicht, der bereits im allgemeinen Teil der Beschreibung für die Arbeitsweise eines solchen Stromtors, insbesondere hinsichtlich seiner schnellen Zündung bei einer entsprechenden Steuerung erreicht wird.With such a structure, the advantageous technical effect is achieved, which is already generally Part of the description for the operation of such a power gate, in particular with regard to its rapid ignition is achieved with an appropriate control.
Während bei dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 kreisförmige Teilelektroden der Steuerelektroden in Aussparungen von kreisförmigem Umfang der Hauptelektrode 2 angeordnet worden sind, veranschaulicht die F i g. 2 einen Halbleiterkörper mit etwas abweichendem Aufbau bzw. einer abweichenden Form der den Aussparungen in der Hauptelektrode zugeordneten Steuerelektroden. Im Falle der F i g. 2 ist an dem Hauptleiterkörper 9 eine Hauptelektrode 10 vorgesehen worden, welche trapezförmige Aussparungen 11 bis 13 in ihrer Randzone aufweist, wobei in dem freien Raum dieser Aussparungen je eine der Teilelektroden 14 bis 16 der Elektrode angeordnet ist. In Anpassung an die Trapezform der Aussparungen 11 bis 13 ist auch für die anteiligen Steuerelektroden 14 bis 16 eine Trapezform bzw. polygonale Form gewählt.While in the embodiment according to FIG. 1 circular partial electrodes of the control electrodes have been arranged in recesses of circular circumference of the main electrode 2, illustrated the F i g. 2 shows a semiconductor body with a slightly different structure or a different one Shape of the control electrodes assigned to the recesses in the main electrode. In case of F i g. 2, a main electrode 10 has been provided on the main conductor body 9, which is trapezoidal Has recesses 11 to 13 in their edge zone, with these recesses in the free space each one of the partial electrodes 14 to 16 of the electrode is arranged. In adaptation to the trapezoidal shape of the Recesses 11 to 13 are also trapezoidal or trapezoidal for the proportionate control electrodes 14 to 16. polygonal shape chosen.
Die Teilsteuerelektroden 14 bis 16 sind wieder über Leitungen 21 bis 23 mit der gemeinsamen Steuerleitung 24 verbunden.The partial control electrodes 14 to 16 are again connected to the common control line via lines 21 to 23 24 connected.
In beiden Ausführungsbeispielen sind somit Randaussparungen und anteilige Elektroden von gleieher geometrischer Grundform gewählt. Die Formen der anteiligen Steuerelektroden und der Aussparungen der Hauptelektrode können jedoch im Rahmen der Erfindung auch voneinander abweichend gewählt werden, d. h., die Aussparungen können eine runde Form, die anteiligen Steuerelektroden dagegen eine polygonale Form, und zwar entweder eine solche eines regelmäßigen Polygons oder eines unregelmäßigen Polygons haben, oder umgekehrt. Wird eine Anordnung gewählt, bei welcher durch die unregelmäßige Formgebung der einander gegenüberliegenden Umfange der Hauptelektrode und der Steuerelektrodenteile eine ungleichmäßig verteilte Stromdichte im Übergang des Stroms von der Steuerelektrode zur Hauptelektrode entsteht, so kann auf diese Weise also z. B. durch Spitzen des Umfangs der einen Elektrode, welche Teilen geringerer Krümmung am Umfang der anderen Elektrode gegenüberliegen, eine Beschleunigung des Einsatzes der Zündung des Stromtors bzw. dessen Steuerung auf Durchlaß erreicht werden. Wie den Ausführungsbeispielen entnommen werden kann, können die anteiligen Steuerelektroden auch entweder vollständig innerhalb der jeweiligen Aussparung der Hauptelektrode angeordnet sein oder auch nur anteilig innerhalb derselben liegen, so daß sie also im letzteren Falle an dem Halbleiterkörper etwas über den Umfang der Hauptelektrode hinausragen. In both exemplary embodiments, edge recesses and proportional electrodes are therefore of the same type basic geometric shape selected. The shapes of the proportional control electrodes and the recesses the main electrode can, however, also be chosen to differ from one another within the scope of the invention be, d. In other words, the recesses can have a round shape, whereas the proportionate control electrodes can have a round shape polygonal shape, either a regular polygon or an irregular one Have polygons, or vice versa. If an arrangement is chosen in which the irregular Shaping of the opposing circumferences of the main electrode and the control electrode parts an unevenly distributed current density in the transition of the current from the control electrode to the Main electrode arises, so in this way z. B. by tipping the circumference of one electrode, which parts of lesser curvature are opposite on the circumference of the other electrode, an acceleration the use of the ignition of the current gate or its control on passage achieved will. As can be seen from the exemplary embodiments, the proportional control electrodes also either be arranged completely within the respective recess of the main electrode or also lie only partially within the same, so that in the latter case they are on the semiconductor body protrude slightly beyond the circumference of the main electrode.
An Hand der F i g. 3 und 4 soll noch veranschaulicht werden, wie der Halbleiterkörper 1 im übrigen aufgebaut ist, um den vierschichtigen Aufbau, z. B. vom pnpn-Charakter, eines Halbleiterstromtors zu haben.On the basis of FIG. 3 and 4 should still be illustrated how the semiconductor body 1 otherwise is constructed to accommodate the four-layer structure, e.g. B. of the pnpn character, a semiconductor current gate to have.
Hierfür kann z.B. gemäß der Fig. 3 von einem Halbleiterkörper 1 aus η-leitendem Silizium als Ausgangskörper ausgegangen werden. In diesem Körper wird durch einen Eindiffusionsprozeß einer Akzeptorstörstellsubstanz, wie z.B. Aluminium, eine p-leitende Mantelzone Vb erzeugt, so daß alsdann vom n-leitenden Ausgangssilizium nur noch eine Kernzone I'd vorhanden ist. An der unteren Fläche dieser Mantelzone wird zur Bildung eines Anschlußkontakts mit ohmschem Übergang eine Schicht 25 aus einer Gold-Bor-Legierung zur Einlegierung gebracht, und von der oberen Oberfläche von 1 aus werden je eine Schicht 26 aus einer Gold-Antimon-Legierung sowie je eine der Schichten 27, 28, 29 aus einer Gold-Bor-Legierung zur Einlegierung gebracht. 27, 28, 29 bilden dann je einen Bereich mit ohmschen Übergang zu dem p-leitenden Silizium in der Mantelzone Vb, 26 dagegen einen η-leitenden Bereich bzw. einen pn-übergang zu dem p-leitenden Silizium dieser Mantelzone l'b. Wird nun die mit gestrichelter Umrandung in der F i g. 3 eingetragene Ringzone 30 von dreieckförmigem Querschnitt, einseitig auf die Längsachse des Halbleiterkörpers 1 bezogen, mechanisch oder/und chemisch am Halbleiterkörper 1 abgetragen, so ergibt sich dann der Halbleiterkörper 1 vom Aufbau nach den F i g. 1 bzw. 2 der Zeichnung, an welchem von der ursprünglich erzeugten p-leitenden Mantelzone l'b nunmehr nur noch zwei Teile Vbx und Vb2 vorhanden sind, die über eine an die Oberfläche des Halbleiterkörpers tretende Zone des η-leitenden Ausgangskörpers bzw. des η-leitenden Kernkörpers l'a voneinander getrennt sind. An ihm ist nun der vierschichtige Aufbau vom npnp-Charakter vorhanden, indem 10 bzw. 26 als Anschlußelektrode zu einem n-leitenden Bereich am Halbleiterkörper 1 gehört. Dieser n-leitende Bereich bildet mit dem p-leitenden Bereich 1'O1 einen pn-übergang. Der p-leitende Bereich Vbx grenzt an den η-leitenden Bereich l'a und bildet somit mit diesem einen pn-übergang. Der η-leitende Bereich Va grenzt an den p-leitenden Bereich Vb2, an welchem 25 als Anschlußelektrode einen ohmschen Übergang bildet. Die Elektrode 16 bzw. 29 bildet, wie angeführt, einen ohmschen Übergang zu dem p-leitenden Bereich Vbx, also den Anschluß einer Schicht, welche gleichartig wie die anderen Schichten 27 bzw. 28 bzw. die an diesen gebildeten Anschlußelektroden 14 bzw. 15 als Teilsteuerelektrode an dem Halbleiterstromtoraufbau wirkt.For this purpose, for example, according to FIG. 3, a semiconductor body 1 made of η-conductive silicon can be assumed as the starting body. A p-conducting cladding zone Vb is produced in this body by a diffusion process of an acceptor interfering substance such as aluminum, so that then only one core zone I'd remain of the n-conducting starting silicon. A layer 25 of a gold-boron alloy is placed on the lower surface of this jacket zone to form a connection contact with an ohmic transition, and from the upper surface of FIG brought one of the layers 27, 28, 29 made of a gold-boron alloy for alloying. 27, 28, 29 then each form an area with an ohmic transition to the p-conductive silicon in the jacket zone Vb, 26 on the other hand an η-conductive area or a pn-transition to the p-conductive silicon of this jacket zone 1'b . If the dashed border in FIG. 3 registered ring zone 30 of triangular cross-section, referred to one side on the longitudinal axis of the semiconductor body 1, mechanically and / or chemically removed from the semiconductor body 1, the semiconductor body 1 then results from the structure according to FIGS. 1 and 2 of the drawing, to which of the originally generated p-type cladding zone b l'now only two parts Vb x and V 2 are present, the conductive η-a passing to the surface of the semiconductor body area of the output member or of the η-conductive core body l'a are separated from each other. The four-layer structure of the npnp character is now present on it, in that 10 or 26 belong to an n-conductive region on the semiconductor body 1 as a connection electrode. This n-conductive area forms a pn-junction with the p-conductive area 1'O 1. The p-conducting area Vb x borders on the η-conducting area 1'a and thus forms a pn junction with it. The η-conductive area Va borders on the p-conductive area Vb 2 , on which 25 as a connection electrode forms an ohmic transition. The electrode 16 or 29 forms, as stated, an ohmic transition to the p-conductive region Vb x , that is, the connection of a layer which is similar to the other layers 27 and 28 or the connection electrodes 14 and 15 formed on them acts as part of the control electrode on the semiconductor current gate structure.
Eine Unterteilung der Mantelzone Vb in zwei getrennte Mantelzonen im Sinne von Vbx und Vb2 könnte auch z. B. gemäß der Fig. 4 erfolgen, indem von der oberen Fläche des Halbleiterkörpers 1 aus ein ringförmiger Graben, z. B. durch Ätzung oder mittels Sandstrahlung und gegebenenfalls anschließender Ätzung durch die p-leitende Mantelzone Vb hindurch bis etwa in die Mitte der Dicke der n-leitenden Kernzone Va hinein eingearbeitet wird, wie erA subdivision of the jacket zone Vb into two separate jacket zones in the sense of Vb x and Vb 2 could also e.g. B. in accordance with FIG. 4 by an annular trench, z. B. by etching or by means of sandblasting and, if necessary, subsequent etching through the p-conducting cladding zone Vb through to about the middle of the thickness of the n-conducting core zone Va is incorporated, as it is
durch den ( )-Linienzug in der Fig. 4 einge-by the () line in Fig. 4
tragen und mit 31 bezeichnet ist.and is denoted by 31.
Claims (5)
Deutsche Patentanmeldung 14104 VIIIc/21g (bekanntgemacht am 30. Oktober 1952);Considered publications:
German patent application 14104 VIIIc / 21g (published October 30, 1952);
britische Patentschrift Nr. 869 680;
französische Patentschrift Nr. 1243 356.U.S. Patent Nos. 2,476,323, 2,971,139:
British Patent No. 869,680;
French patent specification No. 1243 356.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES82466A DE1223954B (en) | 1962-11-16 | 1962-11-16 | Semiconductor current gate with four zones of alternating conduction types and a control electrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES82466A DE1223954B (en) | 1962-11-16 | 1962-11-16 | Semiconductor current gate with four zones of alternating conduction types and a control electrode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1223954B true DE1223954B (en) | 1966-09-01 |
Family
ID=7510366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DES82466A Pending DE1223954B (en) | 1962-11-16 | 1962-11-16 | Semiconductor current gate with four zones of alternating conduction types and a control electrode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1223954B (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2476323A (en) * | 1948-05-19 | 1949-07-19 | Bell Telephone Labor Inc | Multielectrode modulator |
| FR1243356A (en) * | 1959-01-30 | 1960-10-07 | Siemens Ag | Semiconductor device with four layers of alternating conductivity types |
| US2971139A (en) * | 1959-06-16 | 1961-02-07 | Fairchild Semiconductor | Semiconductor switching device |
| GB869680A (en) * | 1959-03-26 | 1961-06-07 | Ass Elect Ind | Improvements relating to semi-conductor devices |
-
1962
- 1962-11-16 DE DES82466A patent/DE1223954B/en active Pending
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