DE2932043C2 - Feldgesteuerter Thyristor und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Feldgesteuerter Thyristor und Verfahren zu seiner Herstellung

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Description

dadurch gekennzeichnet, daß der Gradient der Dotierstoffkonzentration im zweiten Halbleiterbereich (20) in einem Bereich von I · 1019 bis 1 · 102) Atomen/cmVcm liegt.
2. Verfahren zum Herstellen eines feldgesteuerten Thyristors nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung eines feldgesteuerten Thyristors und auf ein Verfahren zu seiner Herstellung. Als feldgesteuerter Thyristor ist Fachkreisen eine Stromsteuereinrichtung gut bekannt, bei der ein Anodenbereich und ein Kathodenbereich in
den beiden gegenüberliegenden Hauptflachen eines Halbleitersubstrat«» mit einem Leitfähigkeitstyp gebildet sind, wobei Teile von ihnen in den Hauptflächen freiliegen, und ein Steuerbereich vorgesehen ist, der den Strompfad vom Anoden- zum Kathodenbereich umgibt. Wenn einem solchen feldgesteuerten Thyristor eine Vorspannung zugeführt wird, wobei sein Steuerbereich und sein Kathodenbereich negativ bzw. positiv gehalten werden, erstreckt sich ein Raumladungsbercich um den Steuerbereich, so daß der Strompfad vom Anoden- zum Kathodenbereich unter Ausschaltung des Stroms von der Anode zur Kathode unterbrochen wird.
Die US-PS 40 60 821 offenbart einen feldgesteuerten Thyristor, bei dem das Halbleitersubstrat zwei entgegensetzte Haupiflächen, den ersten Bereich von N+-Leitfähigkeitstyp mit seiner in einer der Hauptflächen des Substrats freiliegenden Oberfläche, den zweiten Bereich von P+-Leitfähigkeitstyp, den dritten Bereich von P-Leilfähigkeitstyp. den vit.-ten Bereich von N--Leitfähigkeitstyp und den fünften Bereich von P-Leitfähigkeitstyp mit seiner in der anderen Hauptfläche freiliegenden Oberfläche des Substrats aufweist, wobei die fünf Bereiche wiederholt in der Seitenrichtung des Halbleitersubstrats gebildet und die benachbarten dritten Bereiche des P-Leitfähigkeitstyps voneinander durch einen bestimmten Abstand getrennt sind.
Der dritte Bereich ist im Kontakt mit dem zweiten Bereich, wobei der dritte Bereich der vergrabene Steuerteil ist und der zweite Bereich der an die Oberfläche angrenzende Bereich ist. Die Kathodenelektrode und die Steuerelektrode werden am ersten Bereich bzw. am zweiten Bereich angebracht, während die Anodenelektrode am fünften Bereich vorgesehen wird. Wenn eine geeignete Vorspannung /wischen der Kathodenelektrode und der Steuerelektrode angelegt wird, breitet sich ein Raumladungsbcreich durch den Abstand zwischen den benachbarten driuen Bereichen aus und unterbricht den von der Anode zur Kathode fließenden Strom. Bei diesem in der genannten US-PS offenbarten feldgcsteuerten Thyristor wird die Vorwärtssperrspannungsverstärkung durch Verringerung des Abstands zwischen den dritten Bereichen erhöht.
Bei dem obigen feldgesteuerten Thyristor kann der Durchlaß- oder Vorwärtsspannungsabfall verringert werden, indem man die Dotierstoffkonzentration in dem ersten Zwischenteil des vierten Bereichs zwischen dem ersten und dem dritten Bereich höher als die in dem zweiten Zwischenteil des vierten Bereich-; zwischen dem dritten Bereich und dem fünften Bereich macht, wie es aus der prioritätsälteren DE-OS 28 24 133 bekannt ist. Die hohe Dotierstoffkonzentration im ersten Zwischenteil des vierten Bereichs verbessert den Injektionswirkungsgrad der Ladungsträgei, die vom ersten Bereich in den ersten Zwischenteil des vierten Bereichs injiziert werden, wodurch der Vorwärtsspannungsabfall verringert wird.
Andererseits muß, da bei diesem feldgesteuerten Thyristor der zwischen dem ersten Zwischenteil und dem dritten Bereich gebildete P-N-Übergang umgekehrt vorgespannt wird, der P-N-Übergang üblicherweise eine Umkehrsperrspannung von mehr als 50 V haben. Obwohl der Vorwärtsspannungsabfall mit dem Anstieg der Dotierstoffkonzentration im ersten Zwischenteil sinkt, verringert sich auch die Umkehrsperrspannung des P-N-Überganges zwischen dem ersten e>r> Zwischenteil und dem dritten Bereich mit dem Anstieg der Dotierstoffkonzentration. Bei dem in der genannten DE-OS 28 24 133 beschriebenen feldgesteuerten Thyristor gibt es unter Berücksichtigung der Umkehrsperrspannung eine Beschränkung für die Behandlung, die Dotierstoffkonzentration im ersten Zwischenteil des vierten Bereichs hoch genug zu machen, um einen feldgesteuerten Thyristor mit einem ausreichend niedrigen Durchlaßspannungsabfail herzustellen.
Auch liegt bei dem in der genannten DE-OS 28 24 133 beschriebenen feldgesteuerten Thyristor der dritte Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Zwischenteil des vierten Bereichs und ist im Kontakt mit dem zweiten Bereich des P+-Leitfähigkeitstyps, der in der Hauptfläche des Halbleitersubstrats freiliegt. Dieser zweite und dieser dritte Bereich werden durch die kombinierte Anwendung des Diffusionsprozesses und des epitaktischen Wachstums gebildet. Für den zweiten Halbleiterbereich mit einer niedrigeren Dotierstoffkonzentration als der des ersten Halbleiterbereichs und einer vom ersten Halbleiterbereich aus abnehmenden Dotierstoffkonzentration läßt sich ein Gradient der Dotierstolfkonzentration von etwa 1018 Atomen/ cmVcm errechnen.
Wie bekannt ist, ist die epitaktische Wachstumstechnik bei der Durchführung komplizierter als der Diffusionsprozeß, so daß sich eine schlechte Produktionsausbeute und daher hohe Fertigungskosten ergeben. Demgemäß ist ein solcher feldgesteuerte" Thyristor, der durch die Kombination von Diffusion und epitaktischem Wachstum erzeugt wird, notwendigerweise aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen feldgesteuerten Thyristor der aus der prioritätsälteren DE-OS 28 24 133 bekannten Art mit einem niedrigen DurchlaßspannungsFibfall und gleichzeitig einer kurzen Ausschaltzeit zu entwickeln und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen feldgesteuerten Thyristors zu niedrigen Kosten anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Thyristor und das im Patentanspruch 2 gekennzeichnete Verfahren gelöst.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens ist im Patentanspruch 3 gekennzeichnet.
Der höhere Gradient der Dotierstoffkonzcntralion im zweiten Halbleiterbereich gewährleistet einen niedrigen Durchlaßspannungsabfall und gleichzeitig eine kurze Ausschallzeit, während die Herstellung des Thyristors nur durch Diffusionsprozesse, d. h. ohne Anwendung eines epitaktischen Wachstums, ein einfacheres und weniger aufwendiges Verfahren ermöglicht.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbcispiele näher erläutert; darin zeigt
Fig. I im Längsschnitt einen feldgest3uertcn Thyristor als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,
F i g. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Dotierstoffkonzentrationsverteilung in der ebenen Fläche, die durch Schneiden des Aufbaus in F i g. I längs der Linie H-Il erhalten wird.und
Fig.3A bis 3F im Längsschnitt die Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines feldgesteuerten Thyristors als Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Gemäß Fi g. !,die einen feldgesteuerten Thyristor als Alisführungsbeispiel der Erfindung zeigt, hat ein Halbleitersubstrat 10 eine erste Hauptfläche 12. eine zweite Hauptfläche 14 und eine Seitenfläche 16. die diese Hauptfldchen verbindet. Ein erster Halbleiterbcreich 18 des N4-Leitfähigkeitstyps mit einer hohen Dotierstoffkonzentration ist im Halbleitersubstrat 10
gebildet, wobei seine Oberseite in der ersten Hauptfläche 12 freiliegt. Angrenzend an den ersten Halbleiterbereich 18 ist ein zweiter Halbleiterbereich 20 des N-Leitfähigkeitstyps mit einer niedrigeren Dotierstoffkonzentration als der des ersten Halbleiterbereichs 18 ausgebildet. Der zweite Halbleiterbereich 20 umgibt mit seinem in der ersten Hauptfläche 12 freiliegenden Oberflächenteil den ersten Halbleiterbereich 18.
Dritte Halbleiterbereiche 21 und 22 des P-Leitfähigkeitstyps, die an den zweiten Halbleiterbereich 20 angrenzen, und oberflächenfreiliegende Halbleiterbereiche 23 und 24, die an den zweiten Halbleiterbereich 20 angrenzen und in der Hauptfläche 12 freiliegen, sind zusammenhängend in dem Halbleitersubstrat 10 und bilden Steuerbereiche 25 und 26. Die dritten Halbleiterbereiche 21 und 22 erstrecken sich seitlich unter dem zweiten Halbleiterbereich 20 aufeinander zu, wobei ihre einander zugewandten Enden durch einen Abstand D etwa in der Mitte des Halbleitersubstrats 10 getrennt sind. Der Hauptstrom dieses feldgesteuerten Thyristors fließt durch den Abstand mit der Abmessung D, und der Abstand liegt innerhalb des Bereichs der Projektion des ersten Halbleiterbereichs 18 auf die zweite Hauptfläche 14. Die dritten Halbleiterbereiche 21 und 22 bilden erste P-N-Übergänge 30 und 31 mit dem angrenzenden zweiten Halbleiterbereich 20. In den freiliegenden Oberflächen der Halbleiterbereiche 23 und 24 sind P+ -Bereiche 32 und 33, deren Oberseiten freiliegen, gebildet, um als Steuerelektroden zu dienen.
Ein vierter Halbleiterbereich 34 des N--Leitfähigkeitstyps mit einer niedrigeren Dotierstoffkonzentration als der des zweiten Halbleiterbereichs 20 ist angrenzend an die dritten Halbleiterbereiche 21 und 22 gebildet. Der vierte Halbleiterbereich 34 bildet zweite P-N-Übergänge 36 und 37 mit den dritten Halbleiterbereichen 21 und 22. Fünfte Halbleiterbereiche 38 und 39 des P +-Leitfähigkeitstyps sind angrenzend an den vierten Halbleiterbereich 34 ausgebildet und bilden dritte P-N-Übergänge 40 und 42 damit, wobei ihre Oberflächen in der zweiten Hauptfläche 14 freiliegen. Ein sechster Halbleiterbereich 46 des N1 -Leitfähigkeitstyps ist in der zweiten Hauptfläche 14 freiliegend entsprechend der Projektionsfläche des Abstands D zwischen den dritten Halbleiterbereichen 21 und 22 auf die zweite Hauptfläche 14 gebildet. Der Halbleiterbereich 46 grenzt an den vierten Halbleiterbereich 34 an seinem tiefsten Ende an. Halbleiterbereiche 50 und 52 des N ^-Leitfähigkeitstyps sind außen an die fünften Halbleiterbereiche 38 und 39 angrenzend ausgebildet.
Eine Kathodenelektrode 54 ist an der in der ersten Hauptfläche 12 des Halbleitersubstrats 10 freiliegenden Oberfläche des ersten Haibieiterbereichs io in o'iimschem Kontakt mit der Oberfläche vorgesehen. Steuerelektrode^ 56 und 58 sind in ohmschem Kontakt mit den freiliegenden Oberflächen der in den Halbleiterbereichen 23 und 24 gebildeten P+-Bereiche 32 und 33 angeordnet Eine Anodenelektrode 60 ist in ohmschem Kontakt mit den Oberflächen der fünften Halbleiterbereiche 38 und 39 und der N+-Bereiche 46,50 und 5Z die in der Hauptfläche 14 freiliegen, vorgesehen.
Die erste Hauptfläche 12 ist mit Siliziumdioxidschichten 62 und 64 bedeckt, und die Seitenfläche 16 ist mit Schichten 66 und 68 aus Isoliermaterial, wie z. B. Silikonkautschuk, überzogen. Ein reihengeschalteter Kreis einer Gleichstromquelle 70 und einer Last 72 ist zwischen der Anodenelektrode 60 und der Kathodenelektrode 54 angeschlossen, während ein Reihenschaltkreis eines Schalters 74 und einer Vorspannungsquelle 76 zwischen der Kathodenelektrode 54 und der Steuerelektrode 58 angeschlossen ist.
In F i g. 2, die die Dotierstoffkonzentrationsverteilung in der ebenen Fläche zeigt, die durch Schneiden des 5 obigen feldgesteuerten Thyristors längs der Linie H-II in F i g. 1 erhalten wird, ist die Dotierstoffkonzentralion im zweiten Haibleilerbereich 20 etwa 7 χ 1017 Atome/cm' in seinem Bereich, wo er den ersten Halbleiterbereich 18 überlappt, und etwa 5 χ 10HAtome/cmJ in seinen Bereichen, wo er die dritten Halbleiterbereiche 21 und 22 überlappt, wobei die Dotierstoffkonzentration vom ersten Halbleiterbereich 18 zu den dritten Halbleiterbereichen 21 und 22 hin abfällt. Der Gradient der Dotierstoffkonzentration in diesem Ausführungsbeispiel ist mit 3 χ IO19 Atomen/cmVcm als Mindestwert und 1,4 χ IO21 Atomen/cm3/cm im Maximum gewählt. In F i g. 2 entsprechen die Abschnitte A. B, Cund Eden Dicken des ersten Halbleiterbereichs 18 bzw. des zweiten Halbleiterbereichs 20 bzw. der dritten HaIbleiterbereiche 21,22 bzw. des vierten Halbleiterbereichs 34.
Wenn bei dem in Fig. 1 dargestellten feldgesteuerten Thyristor die Spannung von der Quelle 70 zwischen der Anodenelektrode 60 und der Kathodenelektrode 54 bei geöffnetem Schalter 74 angelegt wird, beginnt Strom durch den Zwischenraum D zu fließen. Dieser Strom fließt hauptsächlich durch einen Niedrigwiderstandsstreifen, der aus dem ersten Halbleiterbereich 18 des N+-Leitfähigkeitstyps, dem zweiten Halbleiterbereich 20 des N-Leitfähigkeitstyps, dem vierten Bereich 34 des N--Leitfähigkeitstyps und dem N+-Halbleiterbereich 46 besteht. Die in den Niedrigwiderstandsstreifen injizierten Ladungsträger diffundieren in die angrenzenden Zonen. Demgemäß beginnt Strom durch den Thyristorbereich zu fließen, der aus dem ersten Halbleiterbereich 18, dem zweiten Halbleiterbereich 20, den dritten Halbleiterbereichen 21 und 22. dem vierten Halbleiterbereich 34 und dem fünften Halbleiterbereich 38 gebildet wird, so daß der feldgesteuerte Thyristor eingeschaltet wird. Wenn der Schalter 74 geschlossen wird, breiten sich Raumladungsschichten um die dritten Halbleiterbereiche 21 und 22 aus und unterbrechen den durch den Zwischenraum D fließenden Strom. Der obige Betrieb des feldgesteuerten Thyristors ist im einzelnen in der erwähnten DE-OS 28 24 133 erläutert. Da die Dotierstoffkonzentration im zweiten Halbleiterbereich 20 den vom ersten Halbleiterbereich 18 zu den dritten Halbleiterbereichen 21 und 22 abfallenden hohen Gradienten hat, läßt sich der Ladungsträger-Injektionswirkungsgrad ohne Senkung der Umkehrsperrspannung verbessern. Der Gradient der Dotierstoffkonzentraiion im zweiten Haibieüerbereich 20 führt zu einem Drifteffekt unter Schaffung eines Driftfeldes im Halbleiterbereich 20. Als Ergebnis des so erzeugten Driftfeldes werden die vom ersten Halbleiterbereich 18 des N+-Leitfähigkeitstyps, der von niedrigem Widerstand ist, in den zweiten Halbleiterbereich 20 des N-Leitfähigkeitstyps, der vom hohem Widerstand ist, injizierten Elektronen zu den P-N-Übergängen 30 und 31 hin angezogen, die zwischen dem zweiten Halbleiterbereich 20 und den dritten Halbleiterbereichen 21 und 22 gebildet sind.
Andererseits werden die von den dritten Halbleiterbereichen 21 und 22 des P-Leitfähigkeitstyps in den zweiten Halbleiterbereich 20 des N-Leitfähigkeitstyps injizierten positiven Löcher zu den dritten Hauptleiter- -bereichen 21 und 22 unter dem Einfluß des Driftfeldes zurückgezogen. Diese beiden gegenläufigen Effekte
dienen der Steigerung des Injektionswirkungsgrades der Ladungsträger, wobei der Durchlaßspannungsabfall im zweiten Halbleiterbereich 20 auf einem niedrigen Wert gehalten wird. Die Dotierstoffkonzentration im zweiten Halbleiterbereich 20 ist nahe den P-N-Über- "> gangen 30 und 31 am niedrigsten, wie Fi g. 2 zeigt, und daher können die Umkehrsperrspannungen, die mit den P-N-Übergängen 30 und 31 zusammenhängen, hochgehalten werden.
Weiter verkürzt der hohe Gradient der Dotierstoff- i< > konzentration im zweiten Halbleiterbereich 20 die Ausschaltzeit des fcldgestcuerten Thyristors. Wenn die Vorspannung von der Stromquelle 76 zwischen den Steuerelektroden 56 und 58 und der Kathodenelektrode 54 angelegt wird, wobei der Schalter 74 geschlossen ist und die Steuerelektroden und die Kathodenelektrode auf einem negativen bzw. auf einem positiven Potential gehalten werden, um den feldgesteuerten Thyristor abzuschalten, fließen die Ladungsträger nahe den ersten P-N-Übergängen 30 und 31 durch die Steuerelektrode 58. Gleichzeitig fließen die Ladungsträger in dem ersten Halbleiterbereich 18 und dem zweiten Haibleilerbereich 20 in die dritten Halbleiterbereiche 21 und 22 durch Dilfusionseffekt, und es wird eine Raumladungsschicht zu beiden Seiten beider dritten Halbleiterbereiche 21 ·"> und 22 gebildet. Wenn dabei das Verschwinden der Ladungsträger in der Nähe der ersten und der zweiten P-N-Übergängc 30, 31 bzw. 36, 37 schnell ist, wird die Ausschaltzeit kurz.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel die Dotierstoff- 3u konzentration im zweiten Halbleiterbereich 20 mit dem Abstand von den ersten P-N-Übergängen 30 und 31 wächst, wird die Lebensdauer der Ladungsträger mit dein gleichen Abstand kürzer. Demgemäß verschwinden die weit von den ersten P-N-Übergängen 30 und 31 existierenden Ladungsträger durch Rekombination schnell, so daß Raumladungsschichten schnell um die dritten Halbleiterbereiche 21 und 22 gebildet werden und den feldgesteuerten Thyristor schnell abschalten.
Wenn die Anoden-Kathoden-Spannung 1000 V ist 4« und die Vorspannung — 10 V ist, sind der Durchlaßspannungsabfall und die Ausschaltzeit des Thyirstors gemäß der Erfindung etwa 1,1 V bzw. 3 \is, während unter den gleichen Bedingungen die Werte des feldgesteuerten Thyristors nach der DE-OS 28 24 133 1,2 V bzw. 5 μ* sind. Dies bedeutet, daß erfindungsgemäß der Durchlaßspannungsabfall verringert und gleichzeitig die Ausschaltzeit verkürzt werden können.
Obwohl der Zwischenraum D, der zwischen den dritten Halbleiterbereichen 21 und 22 begrenzt ist, in der Mitte des Bereichs der Projektion des ersten Halbleiterbereichs 18 auf die zweite Hauptfläche 14, wie Fig. 1 zeigt, angeordnet ist, kann er auch seitlich verschoben werden.
Es werden nun die Schritte eines Verfahrens zum Herstellen eines in F i g. 1 dargestellten feldgesteuerten Thyristors anhand der Fig.3 beschrieben. Zunächst stellt man, wie F i g. 3A zeigt, ein Siliziumsubstrat 71 des N--Leitfähigkeitstyps mit einem Widerstand von 50 Ohm - cm und einer Dicke von 200 μηι her. Dann werden, wie Fig.3B andeutet, Boratome bis in eine Tiefe von etwa 15 μιη in die erste Hauptfläche 73 des Silraumsubstrats 71 zur Bildung von ersten Diffusionsbereichen 75 und 77 des P-Leitfähigkeitstyps eindiffundiert, die voneinander durch einen Abstand a von etwa 17 μπι getrennt sind. Die Diffusion von Bor wird nach dem gut bekannten Vorabscheidungs-Eintreibungs-Verfahren durchgeführt, wobei die (nicht dargestellte) Siliziumdioxidschicht als Maske verwendet wird. Die Oberflachendotierstoffkonzcntrationsflächc an Bor wird auf etwa 1017 Atome/cm1 eingestellt.
Wie F i g. 3C zeigt, werden nach der Bildung der ersten Dilfusionsbereiche 75 und 77 Phosphoratome in die zweite Hauptfläche 78 des Siliziumsubstiats 71 bis in eine Tiefe von etwa 3 μιη eindiffundierl, um teilweise zweite Diffusionsberciche 80, 82 und 84 des N+ -Leitfähigkeitstyps in der zweiten Hauptfläche 78 zu bilden.
Boralome werden erneut selektiv in die zweite Hauptfläche 78 bis in eine der der zweiten Diffusionsberciche 80, 82 und 84 gleiche Tiefe eindiffundiert, wobei die Oberfläche der zweiten Diffusionsbereiche 80, 82 und 84 mit einer Maske aus einer Siliziumdioxidschicht bedeckt sind. Als Ergebnis dieser selektiven Diffusion werden dritte Diffusionsbereiche 86 und 88 des P-Leitfähigkeitstyps abwechselnd mit den zweiten Diffusionsbereichen 80,82 und 84 gebildet, wie F i g. 3D zeigt.
Nachdem die dritten Diffusionsbereiche 86 und 88 gebildet sind, werden Phosphoratome mit niedriger Konzentralion in den Bereich der ersten Hauplfläche 73, der die ersten Diffusionsbereiche 75 und 77 und den dazwischen verbleibenden Bereich enthält, bis zu einer geringeren Tiefe als der der ersten Diffusionsbereiche 75 und 77, z. B. 5 μηι, eindiffundiert. Die Oberflächendotierstoffkonzentration der Phosphoratome ist dabei etwa 5 χ 10' Atome/cm3. Als Ergebnis hiervon werden Teile der ersten Diffusionsbereiche 75 und 77 des P-Leitfähigkeitstyps in einen N-Bereich umgewandelt, um als vierter Diffusionsbereich 90 des N-Leitfähigkeitstyps zu dienen, wie Fig. 3E zeigt. Infolgedessen werden vergrabene Bereiche 92 und 94 fertiggestellt, die einander im Siliziumsubstrat 70 gegenüberliegen. Im vierten Diffusionsbereich 90 wird die Dotierstoffkonzentration mit dem Abstand von der Hauptfläche 73 in das Siliziumsubstrat 71 hinein geringer.
Wie F i g. 3F zeigt, werden Phosphoratome bis in eine Tiefe von etwa 3 μιτι in die freiliegende Oberfläche des vierten Diffusionsbereichs 90 eindiffundiert, um einen N+ -Diffusionsbereich % zu bilden, der stark mit Phosphor dotiert ist, während Boralome mit hoher Konzentration bis in eine Tiefe von etwa 3 μιη in die freiliegenden Oberflächen der ersten Diffusionsbereiche 75 und 77 eindiffundiert werden, um stark mit Bor dotierte P+-Diffusionsbereiche 98 und 100 zu bilden. Der Abstand a zwischen den ersten Diffusionsbereichen 75 und 77, der nach der Darstellung in Fig. 3B etwa 17 μιη ist, wird nach der Vollendung aller Diffusionsschritte auf etwa 5 μιη verengt, da eine zusätzliche Diffusion von Bor während der Diffusionsschritte nach dem anfänglichen Bordiffusionsschritt stattfindet. Der endgültige Abstand b, der in F i g. 3F gezeigt ist. beträgt etwa 5 μιη. In gleicher Weise sind als Ergebnis solcher zusätzlicher nachträglicher Diffusion die Endtiefen der ersten Diffusionsbereiche 75 und 77, des vierten Diffusionsbereichs 90, der zweiten Diffusionsbereiche 80, 82 und 84 sowie der dritten Diffusionsbereiche 86 und 88 23 μπι bzw. 10 μιη bzw. 15 μιη bzw. 15 μπι. Dann wird, wie F i g. 1 zeigt, die Seitenfläche 102 des Halbleitersubstrats 71 mit Schichten 66 und 68 aus Silikonkautschuk überzogen. Die auf der ersten Hauptfläche 12 gebildeten Siliziumdioxidschichten 62 und 64 dienen als Isolierschichten.
Schließlich wird eine Kathodenelektrode 54 auf dem stark mit Phosphor dotierten Diffusionsbereich 96 gebildet; Steuerelektroden 56 und 58 werden auf den stark mit Bor dotierten Diffusionsbereichen 98 und 100
I 9 10
Γ gebildet; und eine Anodcnelektrodc 60 wird auf den ein feldgesteuerter Thyristor durch die alleinige
: zweiten Diffusionsbereichen 80, 82 und 84 und den Anwendung von Diffusionsprozessen hergestellt wcr-
' dritten Diffusionsbereichen 86 und 88 gebildet, wodurch den, so daß die Fertigung des Thyristors erleichtert
; ein feldgesteuerter Thyristor, wie er in Fig. 1 werden und die Kosten des Produkts niedrig sein
; dargestellt ist, fertiggestellt wird. , können.
; Wie vorstehend beschrieben, kann erfindungsgemäß
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentansprüche: 1. Feldgesteuerter Thyristor, bestehend aus:
    a) einem Halbleitersubstrat (10) mit einer ersten Hauptfläche (12) und einer dieser entgegenge setzten zweiten Hauptfläche (14); dieses Halbleitersubstrat (10) enthält:
    al) einen ersten Halbleiterbereich (18) eines Leitfähigkeitstyps, der in einem Teil der ersten Hauptfläche(12) freiliegt,
    a2) einen zweiten Halbleiterbereich (20) des einen Leitfähigkeitstyps, der an den ersten Halbleiterbereich (18) angrenzt und eine niedrigere Dotierstoffkonzentration als der erste Halbleiterbereich (18) sowie eine vom ersten Halbleiterbereich (18) aus abnehmende Dolierstoffkonzentration aufweist,
    a3) Steuerbereiche (25,26) des anderen Leitfähigkeitstyps, die an den zweiten Halbleiterbereich (20) angrenzen und mit diesem erste P-N-Übergänge (30,31) bilden, wobei jeder der Steuerbereiche (25,26) aus einem in der ersten Hauptfläche (12) freiliegenden Oberflächenbereich (23, 32; 24, 33) und einem sich seitlich erstreckenden und mit dem freiliegenden Oberflächenbereich (23, 32; 24, 33) verbundenen dritten Halbleiterbereich (21, 22) besteht, welche dritten Halbleiterbereiche (21, 22) einen Abstand (D) haben, der im Bereich der Projektion des ersten Halblei'.erbereichs (18) auf die zweite Hauptfläche (14) liegt,
    a4) einen vierten Halbleiterbereich (34) des einen Leitt'ähigkeitstyps, der an die dritten Halbleiterbereiche (.71, 22) angrenzt, eine niedrigere Dotierstoffkonzentration als der zweite Halbleiterbereich (20) aufweist und zweite P-N-Übergänge (36,37) mit den dritten Halbleiterbereichen (21, 22) bildet, und
    a5) fünfte Halbleiterbereiche (38, 39) des anderen Leitfähigkeitstyps, die an den vierten Halbleiterbereich (34) angrenzen, in der zweiten Hauptfläche (14) freiliegen und dritte P-N-Übergänge (40,42) mit dem vierten Halbleiterbereich (34) bilden;
    b) einer im ohmschen Kontakt mit dem in der ersten Hauptfläche (12) freiliegenden ersten Halbleiterbereich (18) gehaltenen Kathodenelektrode (54);
    c) einer im ohmschen Kontakt mit den in der zweiten Hauptfläche (14) freiliegenden fünften Halbleiterbereichen(38,39)gehaltenen Anodenelektrode (60); und
    d) im ohmschen Kontakt mit den in der ersten Hauptfläche (12) freiliegenden Oberflächenbereichen (23, 32; 24, 33) der Steuerbereiche (25, 26) gehaltenen Steuerelektroden (56,58),
    Herstellung eines Halbleitersubstrats (71) eines Leitfähigkeitstyps;
    einen ersten Diffusionsschritt der Diffusion von Dotierstoffen des anderen Leitfähigkeitstyps in die erste Hauptfläche (73) des Halbleitersubstrats (71) des einen Leitfähigkeitstyps bis in eine bestimmte Tiefe zur Bildung erster Diffusionsbereiche (75, 77) des anderen Leitfähigkeitstyps, die voneinander durch einen vorbestimmten Abstand (a) getrennt sind;
    einen zweiten Diffusionsschritt der Diffusion von Dotierstoffen des anderen Leitfähigkeitstyps in die zweite Hauptfläche (78) des Haibleitersubstrats (71) bis in eine bestimmte Tiefe zur Bildung zweiter Diffusionsbereiche (86, 88) des anderen Leitfähigkeitstpys, die in der zweiten Hauptfläche (78) freiliegen;
    einen dritten Diffusionsschritt der Diffusion von Dotierstoffen des einen Leitfähigkeitstyps von der ersten Hauptfläche(73) in das Halbleilersubstrat(71) bis in eine geringere Tiefe als die der ersten Diffusionsbereiche (75, 77) nach dem ersten Diffusionsschritt zur Bildung eines dritten Diffusionsbereichs (90) in dem die ersten Diffusionsbereiche (75, 77) und den Abstand (a) enthaltenden Oberflächenteil;
    einen vierten Diffusionsschritt der Diffusion von Dotierstoffen des einen Leitfähigkeitstyps in den dritten Diffusionsbereich (90) bis in eine geringere Tiefe als die des dritten Diffusionsbereichs (90) zur Bildung eines vierten Diffusionsbereichs (96) des einen Leitfähigkeitstyps höherer Dotierstoffkonzentration als der des dritten Diffusionsbereichs (90) im dritten Diffusionsbereich (90); und
    einen Schritt der Bildung von Elektroden (56,58, 54, 60) auf den freiliegenden Oberflächen der ersten und vierten Diffusionsbereiche (75, 77, 96), die an der ersten Hauptfläche (73) freiliegen, und auf den freiliegenden Oberflächen der zweiten Diffusionsbereiche (86, 88), die an der zweiten Hauptfläche (78) freiliegen.
    3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Dotierstoffe des einen Leitfähigkeitstyps in einen Teil der zweiten Hauptfläche (78) vor dem zweiten Diffusionsschritt bis in eine bestimmte Tiefe eindiffundiert werden, um einen fünften Diffusionsbereich (82) des einen Leitfähigkeitstyps mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als der des dritten Diffusionsbereichs (90) zu bilden,
    daß dann Dotierstoffe des anderen Leitfähigkeitstyps während des zweiten Diffusionsschritts in den Teil der zweiten Hauptfläche (78) außer dem fünften Diffusionsbereich (82) bis in eine der des fünften Diffusionsbereichs (82) gleiche Tiefe eindiffundiert werden, und
    daß eine Elektrode (60) an den in der zweiten Hauptfläche (78) freiliegenden Oberflächen des fünften und der zweiten Diffusionsbereiche (82, 86, 88) gebildet wird.
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