DE3024939C3 - Halbleiteranordnung - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten
Art.
Ein Thyristor ist eine Halbleiteranordnung mit drei
oder mehr PN-Übergängen, der sich zum Schalten aus einem
Stromsperrzustand in einen Stromleitzustand durch elek
trische oder optische Auslösemittel und umgekehrt durch
elektrische Mittel eignet.
Eines der typischen Beispiele hiervon wird an Hand der
Fig. 1, 2 und 3B erläutert. Es betrifft einen PNPN-Thy
ristor mit einem N-Leitungstyp-Halbleiterplättchen als
Ausgangsmaterial sowie ein herkömmliches Herstellverfahren.
Gemäß Fig. 1 hat ein Halbleitersubstrat 10 eine an
einer Hauptoberfläche 101 freiliegende P-Emitter-(PE)Schicht 1,
eine an die P-Emitterschicht 1 angrenzende N-Basis-(NB)-
Schicht 2 und eine an die N-Basisschicht 2 angrenzende
P-Basis-(PB)Schicht 3, die an der anderen Hauptoberfläche 102
des Halbleitersubstrats 10 zusammen mit einer
N-Emitter-(NE)Schicht 4 freiliegt. Zwischen der
P-Emitterschicht 1 und der N-Basisschicht 2, zwischen
der N-Basisschicht 2 und der P-Basisschicht 3 sowie
zwischen der P-Basisschicht 3 und der N-Emitterschicht 4
sind PN-Übergänge J₁ bzw. J₂ bzw. J₃ gebildet, wobei die
PN-Übergänge J₁ und J₂ an einer Seite 103 des Halbleiter
substrats 10 enden und der PN-Übergang J₃ an der anderen
Hauptoberfläche 102 endet. Eine Anodenelektrode 5, eine
Kathodenelektrode 6, die Hauptelektroden sind, und eine
Steuerelektrode 7 sind auf der einen Hauptoberfläche 101
bzw. an den freiliegenden Teilen der P-Basisschicht 3
der anderen Hauptoberfläche 102 des Halbleitersub
strats 10 ausgebildet. Die Anodenelektrode 5 dient auch
zum Schutz des spröden Halbleiterplättchens. Der
PN-Übergang J₃ zwischen der N-Emitterschicht 4 und der
P-Basisschicht 3 ist durch die Kathodenelektrode 6 in
einem Bereich 41 zur Bildung eines kurzgeschlossenen
Emitteraufbaus teilweise kurzgeschlossen. Der äußerste
Umfang der Kathodenelektrode 6 ist durch die P-Basis
schicht 3 zur Bildung eines kurzgeschlossenen Umfangs
aufbaus 42 kurzgeschlossen. Demgemäß hat ein Endbereich 300
des Halbleitersubstrat 10 einen PNP-Aufbau.
Der kurzgeschlossene Emitteraufbau und der kurzge
schlossene Umfangsaufbau entsprechen einer bekannten Tech
nik zur Verbesserung der Sperrcharakteristik des
Thyristors. Die Sperrcharakteristik des Thyristors wird
als die Eignung definiert, eine möglichst hohe Spannung
mit einem möglichst geringen Ableitungsstrom auszuhalten,
wenn die Spannung über die Anodenelektrode 5 und die
Kathodenelektrode 6 angelegt wird, um den Übergang J₁
oder J₂ in Sperrichtung vorzuspannen (d. h. Sperr
zustand). Üblicherweise kann eine hohe Spannung inner
halb des Halbleiterkörpers gesperrt werden, doch ist
die Sperreignung an der Oberfläche geringer als im
Inneren, da die elektrische Feldstärke an der Oberfläche
höher als im Inneren ist und daher ein Lawinendurch
bruch bzw. -durchschlag an der Oberfläche auftritt. Um
das obige Problem zu vermeiden, ist es erforderlich,
an der Oberfläche eine niedrigere elektrische Feldstärke
als im Inneren einzustellen. Die Verringerung der
elektrischen Feldstärke an der Oberfläche läßt sich durch
Ausdehnen einer Verarmungsschicht an der Oberfläche
erreichen.
Zu diesem Zweck wurde nach dem Stand der Technik die
Seitenkante 103 des Halbleitersubstrats 10 zu einem
Doppelabschrägungsaufbau oder Sigma (Σ)-Umriß geformt.
Dabei muß jedoch, da die Übergänge J₁ und J₂ an der
Seitenkante 103 freiliegen, eine Oberflächenpassivierungs
schicht 200 angebracht werden, um die Verringerung der
Durchbruchsspannung auf Grund der Verunreinigung und der
Abscheidung von Verunreinigungsionen von außen zu ver
meiden.
Für eine Halbleiteranordnung, bei der die Seitenkante
des Halbleitersubstrats 10 zum Abschrägungsaufbau ge
formt ist und die Seitenkante ein Passivierungsmaterial
trägt, wurde die folgende Technik angegeben, um die
Durchbruchsspannung an der Oberfläche des Halbleitersub
strats höher als die Durchbruchsspannung des Körpers zu
machen. In der US-PS 3 413 527 ist offenbart, eine lei
tende Schutzelektrode auf einem dielektrischen Material bei
einem Thyristor, dessen Seitenkante zu einem abgeschrägten
Aufbau geformt ist und das abgeschiedene dielektrische
Material trägt, in der Nähe eines PN-Übergangs im Halb
leitersubstrat vorzusehen. Nach dieser US-PS dient die
leitende Schutzelektrode zur Verringerung der elektrischen
Feldstärke an der Seitenkante des Halbleiterkörpers, wenn
der PN-Übergang des Halbleitersubstrats in Sperrichtung
vorgespannt wird, um die Durchbruchsspannung an der Ober
fläche höher als die Durchbruchsspannung im Körper zu
machen.
Jedoch bringt der bekannte Thyristor das folgende
Problem. Wenn bei diesem Thyristor eine hohe Sperr
spannung für eine ausgedehnte Zeitdauer angelegt wird,
wächst ein Ableitungsstrom anormal so an, daß die Sperr
charakteristik erheblich verschlechtert wird und im
schlimmsten Fall eine thermische Instabilität unter
Zerstörung der Halbleiteranordnung auftritt.
Die US-PS 3 413 527 bezieht sich nicht auf das Problem
bei der Zuführung der Sperrspannung für die ausgedehnte
Zeitdauer und dessen Lösung.
Für dieses Problem wurde allgemein anerkannt anzu
nehmen, daß es nicht auf eine Erscheinung im Halbleiter
körper, sondern auf die Seitenkante des Halbleitersubstrats 10
im Zusammenhang mit dem Passivierungsmaterial zurückzu
führen ist. Daher wurde das Passivierungsmaterial als
solches und das chemische Verfahren für die Seitenkante
untersucht.
Jedoch wurde kein spezielles Modell für die Gründe
der Verschlechterung und eine Behebung derselben bezüglich
eines Aufbaus wie etwa der in Fig. 1 dargestellten Halb
leiteranordnung ermittelt.
Aus der DE-OS 22 29 605 ist eine Halbleiteranordnung der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten Art bekannt,
bei dem ein Paar von elektrisch leitenden Schichten, die auf den
Potentialen der Anode bzw. der Kathode gehalten werden, sich
teilweise an der Seitenfläche des Substrats bei zwischengefügter
Isolierschicht überlappen, so daß die Verarmungsschicht am Randteil
auf Grund der konstanten Potentiale eng gemacht wird und sich
konzentriertere elektrische Feldlinien im Passivierungsmaterial
nahe der Kante der leitenden Schicht ergeben.
Die GB-PS 11 19 297 offenbart eine Halbleiteranordnung, die mit
einer leitenden Schicht zur äußerlichen Steuerung des elektrischen
Feldes um die freiliegende Kante des PN-Überganges in der Halb
leiteroberfläche versehen ist und dadurch die Durchbruchsspannung
des PN-Überganges steuert. Fast sämtliche elektrische Kraft
linien enden nicht im Passivierungsmaterial, sondern an der
Halbleiteroberfläche.
Schließlich ist aus der US-PS 34 05 329 eine planare Halbleiter
anordnung bekannt, worin Ladungen an der Oberfläche eines Halb
leitersubstrats durch das Anlegen eines äußeren Feldes gesteuert
werden, wodurch die Durchbruchsspannung der Anordnung verbessert
wird. Dabei sind ein negativ geladener Schirm und ein Schutzschirm
vorgesehen, die zur Erweiterung des Verarmungsbereichs nahe der
P-Schichtoberfläche bzw. zum Verhindern einer übermäßigen Ver
breiterung des Verarmungsbereichs nahe der Oberfläche im P-Be
reich dienen. Eine Verringerung der an der Halbleiteroberfläche
endenden elektrischen Kraftlinien tritt kaum auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiteranord
nung der eingangs vorausgesetzten Art mit hoher Durchbruchsspan
nung zu entwickeln, bei der der Ableitungsstrom
nicht wächst, auch wenn eine Sperrspannung für eine ausgedehnte
Zeitdauer angelegt wird, die damit eine hochverläßliche Sperr
eignung aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende
Merkmal des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ge
kennzeichnet.
Wenn bei der erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung eine Spannung
zum Vorspannen des PN-Übergangs in Sperrichtung zwischen dem
Paar von Hauptelektroden angelegt wird, werden Ionen im
Passivierungsmaterial durch ein elektrisches Feld gesammelt,
das im Passivierungsmaterial erzeugt ist, so daß die
Verschlechterung der Durchbruchscharakteristik an der Ober
fläche des Halbleitersubstrats verhindert wird.
Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung veran
schaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin
zeigt
Fig. 1 einen Schnitt zur Veranschaulichung des Aufbaus
eines bekannten Thyristors;
Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt eines Umfangs
teils des in Fig. 1 dargestellten Thyristors,
bei dem eine Spannung gezeigter Polarität am
Paar der Elektroden angelegt ist;
Fig. 3A einen vergrößerten Teilschnitt eines Umfangs
teils einer weiteren bekannten Halbleiteranordnung;
Fig. 3B einen vergrößerten Teilschnitt eines Umfangsteils
einer Fig. 1 entsprechenden Halbleiteranordnung;
Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung
zwischen der Spannungsanlegungszeit und dem
Ableitungsstrom, wenn eine bestimmte Vor
spannung an die Halbleiteranordnung nach den Fig. 3A und 3B
angelegt wird;
Fig. 5 bis 8 Schnitte von Thyristoren nach
Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Die Erscheinung der Verschlechterung der Sperrcharak
teristik wurde im einzelnen für einen Thyristor des in
Fig. 1 dargestellten herkömmlichen Aufbaus untersucht.
Durch die Untersuchung wurde gefunden, daß die Ver
schlechterungserscheinung nicht auf einem Problem inner
halb des Halbleitersubstrats, sondern auf Verunreinigungs
ionen beruht, die in dem auf die Seitenkante des Halbleiter
substrats aufgebrachten Passivierungsmaterial verteilt sind.
Eine Spur von unentfernbaren Verunreinigungsionen, wie
z. B. Wasser, Natriumionen und durch Dissoziation durch
ein elektrisches Feld erzeugten Ionen, verteilt sich im
Passivierungsmaterial. Wenn eine Sperrspannung angelegt
wird, wirkt ein elektrisches Feld auf das Passivierungs
material, und die Verunreinigungsionen beginnen, sich
längs des elektrischen Feldes zu bewegen. Auf Grund dieser
Bewegung sammelt sich eine große Menge von Verunreinigungs
ionen in einem Bereich, an dem das elektrische Feld oder
eine elektrische Kraftlinie endet.
Es wird nun eine bestimmte, bei einem tatsächlichen
Thyristor beobachtete Erscheinung betrachtet.
Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Schnitt eines Umfangs
teils zur Erläuterung der obigen Erscheinung im einzelnen.
Die den in Fig. 1 gezeigten identischen Teile sind mit
gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Beim dargestellten
Thyristor wird eine Spannung an den Hauptelektroden im
Vorwärtssperrzustand angelegt, d. h., daß die Anodenelektrode 5
positiv und die Kathodenelektrode 6 negativ ist.
Im Passivierungsmaterial gezeigte Strichellinien sind
elektrische Kraftlinien 30, längs deren sich die Verun
reinigungsionen bewegen. Die elektrischen Kraftlinien
werden hier weiter erläutert. Die meisten der elektrischen Kraftlinien
enden an der Seitenkante, an der die P-Basisschicht 3 freiliegt,
und an einer Halbleiterschicht auf deren Oberfläche. Als
Ergebnis sammelt sich eine große Menge von positiven La
dungen tragenden Verunreinigungsionen an der Oberfläche.
Es war bekannt, daß, wenn sich die positiven Ladungen an
der Oberfläche der P-Halbleiterschicht sammeln, die
Löcherkonzentration an dieser Oberfläche sinkt und die
Verarmung und sogar die Inversion zum N-Typ auftreten.
Wenn die an den Thyristor angelegte Sperrspannung für
eine lange Zeitdauer einwirkt, wächst die Menge der an der
P-Basisschicht 3 angesammelten positiven Ladungen allmählich,
und die Verarmung oder die Inversion der P-Basisschicht 3
zum N-Typ schreitet fort, die möglicherweise die Kathoden
elektrode 6 erreicht, die die zweite Hauptelektrode
auf der N-Emitterschicht 4 ist. Als Ergebnis fließt ein
äußerst starker Ableitungsstrom durch diesen Bereich.
In der N-Basisschicht 2 und der P-Basisschicht 3 dar
gestellte Strichpunktlinien zeigen Verarmungszonen. Wie
dargestellt, ist die Verarmung zur Oberfläche der P-Basis
schicht 3 vorgerückt, und die Verarmungszone hat die
Kathodenelektrode 6 erreicht.
Es wurde
erkannt, daß die bei dem bekanntenn Thyristor
angetroffene Verschlechterung der Sperrcharakteristik auf
eine Erscheinung zurückzuführen ist, bei der sich die
Verunreinigungsionen im Passivierungsmaterial durch das
elektrische Feld bewegen und an der Oberfläche der
P-Basisschicht 3 ansammeln, was zur Verarmung oder In
version zum N-Typ an der Oberfläche führt.
Die Verringerung der Menge der an der Oberfläche der P-Basis
schicht 3 angesammelten Verunreinigungsionen ist also wesentlich,
um das Problem der Verschlechterung zu lösen. Dies
könnte durch Verbesserung des bisher verwendeten Passi
vierungsmaterials oder durch Verwendung eines neuen
Passivierungsmaterials zur Verringerung der Menge der Ver
unreinigungsionen erreicht werden. Beim bekannten Thyristor
werden die meisten Verunreinigungsionen in die P-Basis
schicht 3 gelenkt und dort angesammelt, weil die meisten
elektrischen Kraftlinien im Passivierungsmaterial an der
P-Basisschicht 3 enden. Es wird daher, wie ebenfalls bekannt, eine
Hilfselektrode aus einem leitenden Teil vorgesehen, die nach außerhalb der
Kante der P-Basisschicht 3 vorliegt. Die an der Oberfläche der P-Basisschicht 3
angesammelten Verunreinigungsionen werden von der Hilfselektrode
erfaßt. Als Ergebnis wird die Menge der an der
Oberfläche der P-Basisschicht 3 angesammelten Ladungen
wesentlich verringert, und die Änderung des Ableitungs
stroms wird wesentlich reduziert.
Es wurden hierzu folgende
Versuche durchgeführt.
Fig. 3A und 3B zeigen Umrisse von Versuchsproben, und
Fig. 4 zeigt Versuchsergebnisse.
Die Hauptelektroden 5 und 6 sind auf einem Paar von
entgegengesetzten Oberflächen des PNP-Aufbau-Halbleiter
substrats 10 angeordnet. Nach Fig. 3A besteht die Haupt
elektrode 6 aus einer Wolframplatte und springt um
1,5 mm über die angrenzende P-Halbleiterschicht vor. Gemäß
Fig. 3B sind beide Hauptelektroden 5 und 6 durch Aufdampfen
von Aluminium gebildet. Die Hauptelektrode 6 bleibt
im Gegensatz zu der Ausbildung in Fig. 3A um 1,5 mm gegen
über der Länge der angrenzenden P-Halbleiterschicht zurück.
Fig. 4 zeigt Änderungen des Ableitungsstroms in
Abhängigkeit von der Zeit, wenn eine Gleichspannung von
3000 V mit der in Fig. 3A und 3B gezeigten Polarität ange
legt wird. Die Kurve A zeigt die Messung für Fig. 3A,
und die Kurve B zeigt die Messung für Fig. 3B. Man sieht,
daß die Kurve A einen erheblich geringeren Anstieg des
Ableitungsstroms als die Kurve B zeigt.
Es folgt aus der Diskussion der obigen Versuchsergebnisse,
daß in der Probe nach Fig. 3A die Wolfram-Hauptelektrode 6
als die Verunreinigungsionen sammelnde Hilfselektrode
wirkt, während die Hauptelektrode nach Fig. 3B
keine solche Funktion hat.
Die Fig. 5 bis 8 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Nach Fig. 5 wird ein N-Siliziumeinkristallmaterial mit einem Wider
stand von 200-300 Ω · cm und einer Dicke von angenähert
1 mm als Ausgangsmaterial verwendet, in das ein
P-Dotierstoff, wie z. B. Gallium oder Aluminium, nach einer
bekannten Diffusionstechnik zur Bildung einer P-Diffusions
schicht eindiffundiert wird. Die Oberfläche einer der
Diffusionsschichten wird in Tiefenrichtung gleichmäßig
durch einen chemischen Ätzprozeß um 40-50 µm zum
Zurichten der Dicke geätzt. Die auf eine verringerte
Dicke geätzte P-Schicht dient als die P-Basisschicht 3,
während die an die entgegengesetzte Hauptoberfläche 101
angrenzende dicke P-Schicht als die P-Emitterschicht 1
dient. Die N-Schicht dazwischen dient als die N-Basis
schicht 2. Dann wird die an die P-Basisschicht 3 an
grenzende N-Emitterschicht 4 durch einen Phosphor
diffusionsprozeß unter Verwendung von POCl₃ als Diffusions
quelle und einen chemischen Ätzprozeß gebildet. Die
P-Basisschicht 3 liegt an der Oberfläche 102 in Teilflächen
der N-Emitterschicht 4 frei. Angrenzend an die gegenüber
liegenden Hauptoberflächen 101 und 102 werden die Anoden
elektrode 5 auf der P-Emitterschicht 1, die Kathoden
elektrode 6 auf der N-Emitterschicht 4 und die Steuer
elektrode auf einem an der Hauptoberfläche 102 freilie
genden Teil der P-Basisschicht 3 gebildet. Die Kathoden
elektrode 6 ist vom kurzgeschlossenen Emitteraufbau,
bei dem die P-Basisschicht 3 und die N-Emitterschicht 4
teilweise durch Zonen kurzgeschlossen sind.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Kathoden
elektrode 6 und die Steuerelektrode durch Aufdampfen
eines Metalls, wie z. B. Aluminium, gebildet, während die
über die Kanten der Hauptoberfläche 101 vorragende
Anodenelektrode 5 aus einer Metallplatte, wie z. B.
Wolfram oder Molybdän mit einem dem des Halbleitermaterials
nahen Wärmeausdehnungskoeffizienten, besteht und
unter Verwendung von Aluminium als Lötmaterial fest
angebracht ist. Die Seitenkante 103, an der die PN-Über
gänge J₁ und J₂ freiliegen, ist zu einer Sigma-(Σ)Kontur
geformt, so daß die Übergänge J₁ und J₂ beide positive
Abschrägungen haben. Nahe der
Oberfläche, an der die P-Basisschicht 3 freiliegt, ist
die Hilfselektrode 8 angeordnet. Die
Hilfselektrode 8 besteht aus einem ringförmigen Metallteil,
der einen ausreichend großen Durchmesser aufweist, um
über die P-Basisschicht 3 vorzuragen und den gesamten
Umfang zu bedecken. Die Anforderung an das Material ist,
daß es mit einem Passivierungsmaterial 200, das noch be
schrieben wird, chemisch nicht reagiert und von diesem nicht
erodiert wird. Beispielsweise wurde ein befriedigendes
Ergebnis erhalten, als Wolfram bei diesem Ausführungsbei
spiel verwendet wurde. Die Hilfselektrode 8 ragt über
die Umfangskante der Hauptoberfläche 102 des Halbleiter
substrats um 1,0 mm oder mehr vor und erstreckt sich
mit ihrem äußeren Ende um 0,5 mm oder weniger von der
Hauptoberfläche 102 in Richtung zur Anodenelektrode 5.
Die Hilfselektrode 8 ist ohmisch kontaktiert, so daß
ihr Potential nahezu dem Potential der Kathodenelektrode 6
gleich ist.
Fig. 5 zeigt die Verarmungsschicht und die
elektrischen Kraftlinien 30. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ragt die Außenkante der Hilfselektrode 8 nicht nur über
die Hauptoberfläche 102 vor, sondern erstreckt sich auch
auf die Anodenelektrode 5 zu, wie mit dem Bezugszeichen 8a
gezeigt ist. Außerdem ist sie im Passivierungsmaterial 200
eingebettet. Es ist offenbar, daß der Sammeleffekt der
Verunreinigungsionen zur Hilfselektrode hin in diesem Fall
größer ist, als wenn die Hilfselektrode 8 nur vorragt.
Fig. 6 zeigt eine Abänderung dieses Ausführungsbei
spiels. Das abgeänderte Ausführungsbeispiel richtet sich
auf den Thyristor mit Doppelabschrägungsaufbau.
Im Fall des Doppelabschrägungsaufbaus dehnt sich die
Verarmungsschicht in der P-Basisschicht 3 leichter als
bei der Sigmakontur aus, und daher tritt der Durchgriff der
Verarmungsschicht zur Kathodenelektrode 6 in der P-Basis
schicht 3 leichter auf. Bei diesem Aufbau ist die An
bringung der Hilfselektrode 8 sehr wirksam.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 7
bestehen die Hilfselektroden 8 und 9 aus Metallteilen, deren
jeder einen genügend großen Durchmesser aufweist, um über
die zugehörige Hauptoberfläche vorzuspringen und den ge
samten Umfang zu bedecken. Die äußere Kante 8a der Hilfs
elektrode 8 erstreckt sich in Richtung zur oberen Haupt
oberfläche 102, und die äußere Kante 9a der Hilfselektrode 9
erstreckt sich in Richtung zur unteren Hauptoberfläche 101.
Als Ergebnis sind beide äußeren Kanten 8a und 9a nahe zu
einander angeordnet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die äußeren Kanten
der Hilfselektroden von zylindrischer Form, die gegen
überstehenden Zylinderkanten 8a und 9a weisen einen gegen
seitigen Abstand von 0,3 mm auf, und die Hilfselektroden 8
und 9 befinden sich in einem Abstand von 0,4 mm oder mehr,
um den Isolationsdurchschlag dazwischen zu vermeiden. Die
Hilfselektroden 8 und 9 ragen jeweils über die Haupt
oberfläche 101 bzw. 102 des Halbleitersubstrats um 1,0 mm
oder mehr vor.
Die Hilfselektroden 8 und 9 sind ohmisch kontaktiert,
so daß die Potentiale der Hilfselektroden 8 und 9 im wesent
lichen gleich den Potentialen der Anodenelektrode 5 bzw.
der Kathodenelektrode 6 sind.
Dieses Ausführungsbeispiel liefert den folgenden Vorteil.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ragen
die äußeren Kanten 8a und 9a der Hilfselektroden 8 und 9
nicht nur über die Hauptoberfläche vor, sondern sie er
strecken sich beide aufeinander zu. Demgemäß ist es offensicht
lich, daß der Sammeleffekt der Verunreinigungsionen zur
Hilfselektrode 9 hin bei diesem Ausführungsbeispiel stärker
ist, als wenn nur eine äußere Kante zur anderen erstreckt ist. Außerdem ist, da die
Kanten 8a und 9a unter den gleichen Bedingungen aufgebaut
sind, die Charakteristik symmetrisch, auch wenn die
Polarität der zwischen der Anodenelektrode und der Kathoden
elektrode angelegten Spannung umgekehrt wird.
Fig. 8 zeigt eine Abänderung dieses Ausführungsbeispiels.
Das in Fig. 7 dargestellte Ausführungsbeispiel hat die
Sigmakontur, bei der beide Übergänge J₁ und J₂ positive
Abschrägungen aufweisen, während dieses Ausführungs
beispiel den Thyristor konvexer Form zeigt, bei dem beide
PN-Übergänge negative Abschrägungen haben.
Die Erfindung ist zusätzlich zu dem in den Ausführungsbei
spielen gezeigten Thyristor auch auf verschiedene Arten
von Halbleiteranordnung, wie z. B. Dioden, Transistoren, rück
wärtsleitende Thyristoren und Bilateral-Transistoren,
anwendbar.
An Stelle des beschriebenen organischen Passivierungsmate
rials kann auch anorganisches Material, wie z. B. Glas,
verwendet werden.
Bei der Halbleiteranordnung nach der Erfindung ist die Menge von an der Oberfläche
der Halbleiterschicht angesammelten Verunreinigungsionen
gering, und daher wächst der Ableitungsstrom nicht, auch
nachdem eine hohe Spannung von beispielsweise 3 kV bis
6 kV für eine lange Zeitdauer gesperrt wurde. Daher hat
die Halbleiteranordnung nach der Erfindung eine
äußerst hohe Stabilität.
Claims (3)
1. Halbleiteranordnung mit
einem Halbleitersubstrat (10) mit einem Paar von Haupt oberflächen (101, 102), einer das Paar der Hauptober flächen (101, 102) verbindenden Seitenfläche (103) und wenigstens einem im Halbleitersubstrat (10) zwischen dem Paar der Hauptoberflächen (101, 102) gebildeten PN-Über gang (J₁, J₂) mit einem an der Seitenfläche (103) frei liegenden Rand,
einem Paar von auf dem Paar der Hauptoberflächen (101, 102) des Halbleitersubstrats (10) gebildeten Haupt elektroden (5, 6),
einem zum Bedecken der Seitenfläche (103) des Halbleiter substrats (10) angebrachten Passivierungsmaterial (200) und
einem Paar von leitenden Teilen (8, 9), die längs des Paares der Hauptelektroden (5, 6) angeordnet und elek trisch damit verbunden sind, im wesentlichen parallel zum Paar der Hauptoberflächen (101, 102) nach außerhalb der Kanten beider Hauptoberflächen (101, 102) des Halblei tersubstrats (10) vorragen und im vorragenden Teil im Kontakt mit dem Passivierungsmaterial (200) stehen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Endkanten der nach außerhalb der Kanten der an grenzenden Hauptoberfläche (101, 102) des Halbleitersub strats (10) vorragenden Abschnitte des Paars der leiten den Teile (8, 9) in bezug auf die zu den Hauptoberflächen (101, 102) des Halbleitersubstrats (10) senkrechte Rich tung miteinander fluchten und
daß die Endkante des einen leitenden, zum Sammeln der Verunreinigungs ionen im Passivierungsmaterial (200) dienenden Teils (8) einen zur Endkante des anderen leitenden Teils (5) hin rechtwinklig umgebogenen Randteil (8a) aufweist.
einem Halbleitersubstrat (10) mit einem Paar von Haupt oberflächen (101, 102), einer das Paar der Hauptober flächen (101, 102) verbindenden Seitenfläche (103) und wenigstens einem im Halbleitersubstrat (10) zwischen dem Paar der Hauptoberflächen (101, 102) gebildeten PN-Über gang (J₁, J₂) mit einem an der Seitenfläche (103) frei liegenden Rand,
einem Paar von auf dem Paar der Hauptoberflächen (101, 102) des Halbleitersubstrats (10) gebildeten Haupt elektroden (5, 6),
einem zum Bedecken der Seitenfläche (103) des Halbleiter substrats (10) angebrachten Passivierungsmaterial (200) und
einem Paar von leitenden Teilen (8, 9), die längs des Paares der Hauptelektroden (5, 6) angeordnet und elek trisch damit verbunden sind, im wesentlichen parallel zum Paar der Hauptoberflächen (101, 102) nach außerhalb der Kanten beider Hauptoberflächen (101, 102) des Halblei tersubstrats (10) vorragen und im vorragenden Teil im Kontakt mit dem Passivierungsmaterial (200) stehen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Endkanten der nach außerhalb der Kanten der an grenzenden Hauptoberfläche (101, 102) des Halbleitersub strats (10) vorragenden Abschnitte des Paars der leiten den Teile (8, 9) in bezug auf die zu den Hauptoberflächen (101, 102) des Halbleitersubstrats (10) senkrechte Rich tung miteinander fluchten und
daß die Endkante des einen leitenden, zum Sammeln der Verunreinigungs ionen im Passivierungsmaterial (200) dienenden Teils (8) einen zur Endkante des anderen leitenden Teils (5) hin rechtwinklig umgebogenen Randteil (8a) aufweist.
2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Endkanten jedes der beiden leitenden Teile (8, 9)
je einen zu den Endkanten des anderen leitenden Teils (9,
8) hin rechtwinklig umgebogenen Randteil (8a, 9a) aufweisen.
3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens einer des Paares der leitenden Teile (8,
9) aus dem gleichen Material wie dem der daran angrenzen
den Hauptelektrode (5, 6) gebildet und mit der angrenzen
den Hauptelektrode (5, 6) einstückig ist.
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