专利名称：具有阻挡层的断路闸流管的制作方法
技术领域：
本发明涉及功率半导体技术领域。其出自于权利要求1前序部分所述的闸流管或者GTO。
这种GTO主要含有npnp四层结构以及一阳极侧的阻挡层并且例如公开在德国公开申请说明书DE4313170A1中。其他的具有阻挡层的GTO在美国专利US5028974和DE4431294A1中公开。
具有阻挡层和单个阳极发射极的可断路的闸流管具有较小的效率，例如公开在DE4313170A1中的，此闸流管一般通过全平面的阻挡层和全平面的阳极发射极构成。在闭锁状态下，一个已知的截止电流在此元件的阳极和栅极之间流动。在空间电荷区域产生载流子。相应的，空穴通过栅极端子流出，电子通过阳极端子流出。在全平面的实施形式中，阻挡层和阳极发射极表现为具有导通的基极的截止的GTO和一个晶体管。通过从阳极流出的电子实现了在阳极发射极上的电压降。这还可以实现空穴的注入。以此在空间电荷区域产生的截止电流被另外的放大。
截止电流使GTO升温。在边缘连接区域，硅基体的冷却被降低。以此在该区域产生不受控制的温度的上升。这引起了截止电流的另外的上升。因此所述的问题在于热量的释放，并且在最坏的情况下能够引起元件的损坏。
因此本发明的任务在于给出一个断路闸流管(GTO)，其尤其在边缘连接区域是热稳定的，并且在每一个工作状态能够保证工作。此任务通过独立权利要求的特征进行解决。
本发明的核心还在于在边缘连接区域含有一装置，其用于将阻挡层与阳极进行连接。因此该GTO在截止状态下在边缘区域表现为二极管结构，并且代表输入的截止电流放大被避免。在边缘区域的热负载被降低，并且在上述电压的情况下该器件能够承受较高的工作温度。
本发明的第一实施例的特征在于，在边缘连接区域含有一个短接区，其与阳极进行连接并且该阻挡层与该阳极进行短接。在第二实施例中，该阳极发射极不是全平面的结构，而是在边缘连接区域通过与阳极连接的阻挡层替换。
下面通过实施例结合附图对本发明进行详细的描述。
图为
图1按照现有技术的具有阳极侧阻挡层的GTO，图2按照本发明的第一实施例的GTO，图3按照本发明的第二实施例的GTO。
在附图中所应用的参考符号和说明统一列在参考符号表中。在附图中大约相同的部分通过相同的参考符号表示。
图1示出了现有技术的断路闸流管或者GTO的剖面图。在半导体1中存在不同的掺杂层，其主要由npnp结构构成。N掺杂的区域通过从上右向下左划线标出，P掺杂的区域通过上左向下右的划线标出，并且金属层通过水平的短线划出。划线的密度能够表示掺杂的强度。从阳极侧的主平面开始依次为P+掺杂的阳极发射极5,n掺杂的阻挡层6,n-掺杂的n基极4,p掺杂的p-基极3和n+掺杂的阴极发射极区域2。最后的一层与阴极8构成的金属层相接触阴极发射极区域2能够如图所示的构成或者一体化在p基极3中。在阴极发射极区域2,p基极3与构成栅极10的金属层接触。为了避免GTO的边缘超出区域的升高和使器件能够承受高电压，在边缘区域掺杂一个所谓的边缘连接区域7。在此区域不再存在阴极发射极2并且该半导体基体能够是特别倾斜的。
这种具有阻挡层6和单阳极发射极5的断路闸流管现在可以通过全平面的阻挡层6和全平面的阳极发射极5形成。阳极发射极5另外有利的具有较小的效率。在闭锁状态下一个已知的截止电流在此器件的阳极和栅极之间流动。在空间电荷区域产生载流子。相应的空穴通过栅极端子流出，电子通过阳极流出。在阻挡层和阳极发射极的全平面的实施例中，截止的GTO和晶体管通过导通的基极表示。通过阳极流出的电子在阳极发射极产生一定的电压降。这还引起了空穴的注入。以此加强了在空间电荷区域产生的截止电流。
截止电流引起了GTO的升温。在边缘连接区域，硅基体的冷却被降低。以此在该区域产生不受控制的温度的上升。这引起了截止电流的另外的上升。总的来说能够引起上述的热释放的问题并且最坏的时候能够破坏该器件。
如图2和图3所示，在边缘连接区域含有一装置，其使阻挡层与阳极进行连接。按照图2的实施例，该装置含有一个短接区11，其与阻挡层6相连并且与阳极9短接。短接区11的掺杂必须补偿阳极发射极5的掺杂，也就是说，短接区一般是通过n+掺杂的。在边缘连接区域7处，该截止结构是一个二极管。以此在该区域去掉了截止电流的放大。边缘区域的热负载以此被降低。从而工作温度在上述的电压下被升高。
图3示出了另一个解决方案。阳极发射极5不是全平面的，以此阻挡层6尽可能的充满阳极侧的主平面并且与阳极9进行接触。并且阻挡层6与阳极9短接。该短接能够例如同时的与阴极侧的发射极的结构实现。总而言之，通过本发明的能够承受较大的热负载的GTO是坚固的并且需要较小的冷却。本发明的GTO在边缘连接区域是热稳定的并且能够在各个工作状态下保证工作。
参考符号表1半导体2阴极发射极区域3p-基极4n-基极5阳极发射极6阻挡层7边缘连接区域8阴极，阴极金属层9阳极，阳极金属层10 栅极11 n+短接区
权利要求
1．断路闸流管(GTO)，含有a)在半导体(1)中的具有阴极发射极区域(2)、p-基极(3)、n+基极(4)和单阳极发射极(5)的npnp四层结构，b)一个作为n-基极(4)掺杂的阻挡层(6)的放大器，其设置在n-基极(4)和阳极发射极(5)之间，c)一个边缘连接区域(7)，其不含有阴极发射极区域并且是特别倾斜的，d)一个阴极(8)，其与阴极发射极区域(2)接触，一个阳极(9)，其与一个阳极发射极(5)接触和一个栅极(10)，其与p-基极(3)接触，其特征在于，e)在边缘连接区域(7)含有一装置，其使阻挡层(6)与阳极(5)相连。
2．如权利要求1的GTO，其特征在于，在边缘连接区域(7)含有一短接区(11)，其与阳极(9)相连并且阻挡层(6)与阳极(9)短接。
3．如权利要求1的GTO，其特征在于，阳极发射极(5)不是全平面地构成并且在边缘连接区域(7)通过与阳极(9)相连的阻挡层(6)替换。
全文摘要
具有单阳极发射极和阻挡层的GTO在边缘连接区域含有一装置,其使阻挡层与阳极短接。以此GTO在截止状态下在边缘区域表现为二极管结构,并且去掉了截止电流的放大。边缘区域的热负载被降低,并且在上述电压的情况下该器件可以承受较高的工作温度。
文档编号H01L29/744GK1215929SQ9812343
公开日1999年5月5日 申请日期1998年10月23日 优先权日1997年10月24日
发明者S·林德, A·韦伯 申请人:亚瑞亚·勃朗勃威力有限公司