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Dokumentenidentifikation DE69223346T2 10.06.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0518790
Titel Bidirektionales Schutzelement
Anmelder SGS-Thomson Microelectronics S.A., Gentilly, FR
Erfinder Pezzani, Robert, F-37210 Vouvray, FR
Vertreter Wagner, K., Dipl.-Ing.; Geyer, U., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69223346
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument Fr
EP-Anmeldetag 09.06.1992
EP-Aktenzeichen 924201957
EP-Offenlegungsdatum 16.12.1992
EP date of grant 03.12.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.06.1998
IPC-Hauptklasse H02H 9/04
IPC-Nebenklasse H01L 29/86   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine bidirektionale Schutzvorrichtung und im besonderen eine derartige in monolithischer Technik ausgeführte Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt die Strom-Spannungs-Kennlinie eines bidirektionalen Schutzbauteils. Eine Betrachtung des positiven Quadranten dieser Kennlinie zeigt: Sobald die Spannung an den Anschlüssen des Bauteils einen Wert VBO1 erreicht, beginnt der Strom rasch anzuwachsen, bei im wesentlichen konstanter Spannung; sodann fällt die Spannung an den Anschlüssen des Bauteils abrupt ab, während der Strom anwächst. Der Wert des Stroms stabilisiert sich in Abhängigkeit von der Reihenimpedanz der Schaltung bei einem Wert ION, bei welchem die Spannung an den Anschlüssen des Bauteils einen niedrigen Wert VON aufweist. Wenn die Spannung an den Anschlüssen des Bauteils abnimmt, verringert sich der Strom bis zu einem Haltestromwert IH, der einem Spannungswert VR entspricht. Unterhalb diesem Wert IR befindet sich das Bauteil wieder im gesperrten Zustand.

Im negativen Quadranten weist das Bauteil eine ähnliche Kennlinie auf.

Es gibt bereits zahlreiche Bauteile mit derartigen Kennlinien und Eigenschaften. Näherhin beschreibt das Dokument WO-A-82/02287 ein Bauteil mit einem dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Aufbau, bei welchem die Gates der beiden Thyristoren mit dem einen oder dem anderen von zwei Bezugspotentialen verbunden ist, welche die Auslösung bzw. Triggerung der Thyristoren bestimmen.

Hier ist von besonderem Interesse ein Bauteil, das einen niedrigen Haltestrom von nicht mehr als einigen Milliampere aufweist, eine Kippspannung von nicht mehr als einigen Dutzend Volt, einen Maximalstrom IBO von nicht mehr als einigen Milliampere, bei der Kippspannung. Man möchte darüber hinaus ein solches Bauteil erhalten, daß der Abfall der Spannung im leitenden Zustand, VON, für niedrige Werte des Stroms im leitenden Zustand ION besonders niedrig ist. Ein weiteres Ziel besteht in der Schaffung eines Bauteils, in welchem die positive Durchbruchspannung VBO1 und die negative Durchbruchspannung VBO2 unabhängig voneinander geregelt werden können.

Zur Erreichung dieser Ziele sieht die Erfindung ein bidirektionales Schutzbauteil vor, welches zwei gegeneinander geschaltete Thyristoren aufweist, deren jeder in Antiparallelschaltung mit einer Diode liegt, und wobei die Gates der beiden Thyristoren in der in Anspruch 1 angegebenen Weise miteinander verbunden sind.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das in monolithischer Technik ausgeführte bidirektionale Schutzbauteil die Verbindung von zwei Vertikalthyristoren gleicher Orientierung mit zwei vertikalen Dioden gleicher und zu der der Thyristoren entgegengesetzter Orientierung auf. Die die Thyristoren bildenden Halbleiterbereiche sind mit Ausnahme ihrer Kathodenbereiche gemeinsam. Dieses Bauteil weist drei Metallisierungen auf: eine Metallisierung an der Rückseite, welche die gemeinsamen Anoden der Thyristoren mit den Kathoden der Dioden verbindet, eine erste Vorderseitenmetallisierung, welche die Kathode eines Thyristors mit der Anode einer Diode verbindet, sowie eine zweite Vorderseitenmetallisierung, welche die Kathode des anderen Thyristors mit der Anode der anderen Diode verbindet.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das in monolithischer Form ausgeführte bidirektionale Schutzbauteil eine Zuordnung von zwei Vertikalthyristoren gleicher Orientierung und von zwei Lateraldioden gleicher, der Orientierung der Thyristoren entgegengesetzter Orientierung auf. Die die Thyristoren bildenden Halbleiterbereiche sind mit Ausnahme ihrer Kathodenbereiche gemeinsam, und das Bauteil weist vier Metallisierungen auf: eine rückseitige Metallisierung, eine erste Vorderseitenmetallisierung, welche die Kathode eines Thyristors mit der Anode einer Diode verbindet, eine zweite Vorderseitenmetallisierung, welche die Kathode des anderen Transistors mit der Anode der anderen Diode verbindet, sowie eine dritte Vorderseitenmetallisierung in Kontakt mit dem Anodenbereich der Dioden, wobei diese dritte Vorderseitenmetallisierung zur Verbindung mit der Rückseitenmetallisierung bestimmt ist.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die gesonderten distinkten Kathodenbereiche der beiden Thyristoren gesonderte distinkte Dotierungspegel aufweisen.

Gemgß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß der mit dem Kathodenbereich des ersten Thyristors bzw. des zweiten Thyristors verbundene Anodenbereich der ersten Diode bzw. der zweiten Diode eine mit dem Kathodenbereich des zweiten bzw. des ersten Thyristors ausgerichtete Verlängerung aufweist.

Gemäß einer Ausführungsform des Bauteils mit Vertikaldioden ist vorgesehen, daß

- die Vertikalthyristoren, ausgehend von der Plättchenrückseite, aufweisen: einen ersten gemeinsamen Bereich von einem ersten Leitfähigkeitstyp, einen zweiten gemeinsamen Bereich von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, einen dritten gemeinsamen Bereich vom ersten Leitfähigkeitstyp und gesonderte, an der Vorderseite freiliegende erste Bereiche vom zweiten Leitfähigkeitstyp;

- die Vertikaldioden, von der Rückseite zur Vorderseite, aufweisen: einen vierten gemeinsamen Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp, den zweiten gemeinsamen Bereich und zweite gesonderte Bereiche vom ersten Leitfähigkeitstyp; und

- Vorderseitenmetallisierungen einen distinkten gesonderten Bereich eines Thyristors mit einem distinkten gesonderten Bereich einer Diode und den anderen gesonderten distinkten Bereich eines Thyristors mit dem anderen distinkten gesonderten Bereich einer Diode verbinden und daß eine Rückseitenmetallisierung die ersten und vierten gemeinsamen Bereiche verbindet.

Gemäß einer Ausführungsform des Bauteils mit Lateraldioden ist vorgesehen, daß

- die Vertikalthyristoren, von der Rückseite des Plättchens ausgehend, aufweisen: einen ersten gemeinsamen Bereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, einen zweiten gemeinsamen Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp, einen dritten gemeinsamen Bereich vom ersten Leitfähigkeitstyp sowie an der Oberfläche austretende distinkte gesonderte Bereiche vom zweiten Leitfähigkeitstyp;

- die Lateraldioden an der Vorderseite einen vierten gemeinsamen Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp mit erhöhtem Dotierungspegel aufweisen sowie in dem zweiten gemeinsamen Bereich gebildete distinkte gesonderte Bereiche vom ersten Leitfähigkeitstyp;

- die ersten Vorderseitenmetallisierungen einen distinkten gesonderten Bereich eines Thyristors mit einem distinkten gesonderten Bereich einer Diode und den anderen distinkten gesonderten Bereich eines Thyristors mit dem anderen gesonderten Bereich einer Diode verbinden;

- auf dem vierten gemeinsamen Bereich eine zweite Metallisierung gebildet ist; und

- eine Rückseitenmetallisierung zur Verbindung mit der zweiten Metallisierung vorgesehen ist.

Diese Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungsfiguren im einzelnen erläutert; in der Zeichnung zeigen

Fig. 1 die Kennlinie eines bidirektionalen Schutzbauteils,

Fig. 2 das Ersatzschaltbild eines erfindungsgemäßen bidirektionalen Schutzbauteils,

Figg. 3A, 3B und 3C in Draufsicht bzw. in zwei Schnittansichten eine Ausführungsform eines monolithischen Bauteils gemäß der vorliegenden Erfindung,

Figg. 4A, 4B und 4C in Draufsicht bzw. in zwei Schnittansichten eine andere Ausführungsform eines monolithischen Bauteils gemäß der vorliegenden Erfindung,

Figg. 5A, 5B und 5C in Draufsicht bzw. in zwei Schnittansichten eine andere Ausführungsform eines monolithischen Bauteils gemäß der vorliegenden Erfindung,

Figg. 6A, 6B und 6C in Draufsicht bzw. in zwei Schnittansichten eine weitere Ausführungsform eines monolithischen Bauteils gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 7 das Ersatzschaltbild eines monolithischen Bauteils der Art gemäß den Figg. 5 und 6.

Die Figg. 3 bis 6 sind, wie bei der Herstellung von Halbleitern üblich, nicht maßstabsgetreu, und zwar weder innerhalb einer bestimmten Figur, noch von einer Figur zur anderen. Des weiteren sind die Formen der verschiedenen Bereiche stark schematisch. Insbesondere sind sie mit rechtwinkligen Ecken dargestellt, während in der Praxis die verschiedenen Ecken abgerundet sein werden, wie sich dies aus den Diffusions- und Ausheizstufen ergibt. Des weiteren sind in den Zeichnungsfiguren ähnliche oder analoge Schichten oder Bereiche mit denselben numerischen Bezugsziffern bezeichnet.

Wie in Fig. 2 gezeigt, weist ein Schutzbauteil gemäß der vorliegenden Erfindung, das zur Ableitung von Überspannungen bestimmt ist, die zwischen den Anschlüssen A1 und A2 auftreten können, zwei entgegengesetzt geschaltete Thyristoren T1 und T2 mit Kathoden-Gate auf. Jeder der Thyristoren ist in Antiparallelschaltung mit einer Diode D1 bzw. D2 angeordnet. Die Gates der Thyristoren T1 und T2 sind miteinander verbunden.

Es sei angenommen, daß an dem Anschluß A1 eine positive Überspannung auftritt. Solange diese Überspannung klein ist, sind die beiden Thyristoren T1 und T2 gesperrt, und es fließt kein Strom. Sobald die Spannung an dem Anschluß A1 die Durchbruchspannung der in Sperrichtung beauf schlagten Kathoden-Gate-Diodenstrecke des Thyristors T1 (plus der Spannung der in Durchlaßrichtung beaufschlagten Gate-Kathoden-Strecken-Diode des Thyristors T2) übersteigt, fließt ein Strom in dem Gate des Thyristors T2, und dieser Thyristor wird leitend. Die positive Überspannung gelangt dann vom Anschluß A1 zum Anschluß A2, und zwar über die Diode D1 und den Thyristor T2. In ähnlicher Weise wird eine negative Überspannung durch den Thyristor T1 und die Diode D2 abgeleitet.

Im Hinblick auf die Ziele der vorliegenden Erfindung wählt man für jeden der Thyristoren T1 und T2 einen empfindlichen Thyristor, d. h. einen Thyristor ohne Kurzschlüsse zwischen Emitter und Gate-Kathode.

Fig. 3A zeigt in schematischer Draufsicht eine monolithische Ausführungsform eines Bauteils gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Figg. 3B und 3C sind Schnittansichten im Schnitt entlang der Linien B-B bzw. C-C in Fig. 3A. Bei dieser Ausführungsform sind die Thyristoren und die Dioden Bauteile vom Vertikaltyp. Die Thyristoren weisen einen gemeinsamen Gate- oder Emitterbereich P1 auf, der in einem Substrat N2 vom N-Typ über einer Anodenschicht P3 ausgebildet ist. Der N-Typ-Kathodenbereich N11 bzw. N12 jedes der Thyristoren T1 bzw. T2 ist in dem Emitterbereich P1 ausgebildet. Die Unterseite ist einstückig mit einer Metallisierung M1. Die Dioden D1 und D2 weisen jeweils an der Oberseite einen Anodenbereich P21 bzw. P22 auf, der in der Schicht N2 ausgebildet ist, und auf der Rückseite einen stärker dotierten N-Bereich N3. Man erhält somit den Thyristor T1, der aus den Bereichen N11, P1, N2 und P3 besteht, den Thyristor T2, der aus den Bereichen N12, P1, N2 und P3 besteht, die aus den Bereichen P21, N2 und N3 bestehende Diode D1 und die aus den Bereichen P22, N2 und N3 bestehende Diode D2. Falls die Bereiche N11 und N12 unterschiedlich dotiert sind, sind die Durchbruchspannungen der Übergänge N11/P1 und N12/P1 voneinander verschieden, und man kann daher die Durchbruchspannungen für die positiven und negativen Überspannungen getrennt regeln. Eine Metallisierung A1 verbindet die Oberseiten der Bereiche N11 und P21, eine Metallisierung A2 die Oberseiten der Bereiche N12 und P22. Mit anderen Worten: Die Metallisierung A1 verbindet die Anode der Diode D1 mit der Kathode des Thyristors T1, und die Metallisierung A2 verbindet die Anode der Diode D2 mit der Kathode des Thyristors T2. Die Metallisierung M1 verbindet die Anoden der Thyristoren mit den Kathoden der Dioden. Die Verbindung zwischen den Gates der beiden Thyristoren wird von dem gemeinsamen Bereich P1 gebildet. Das Bauteil nach Fig. 3 entspricht daher ganz dem Ersatzschaltbild aus Fig. 2.

Die Figg. 4A bis 4C zeigen, in Draufsicht, in Schnittansicht im Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 4A bzw. in Schnittansicht im Schnitt längs der Linie C-C von Fig. 4A eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung sind, wie in der ersten, die Thyristoren T1 und T2 vom Vertikaltyp, jedoch sind in diesem Fall die Dioden D1 und D2 vom Lateraltyp.

Wie ein Vergleich der Figg. 4A bis 4C mit den Figg. 3A bis 3C zeigt, besteht der Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen darin, daß in der zweiten Ausführungsform die Unterseite des Substrats mit einer gleichförmigen P-Schicht P3 überzogen ist und daß die zuvor in Fig. 3B veranschaulichte Schicht N3 nicht mehr erscheint. Hingegen erstreckt sich ein mit einer Metallisierung A3 überzogener N-Diffusionsbereich N4 entlang den Bereichen P21 und P22. Daraus folgt, daß die Dioden D1 bzw. D2 aus den Bereichen P21, N2, N4 bzw. P22, N2, N4 bestehen, wobei diese Dioden zwischen den Metallisierungen A1-A3 und A2-A3 gebildet werden. Zur Verbindung der Kathoden der Dioden (N4) mit den Anoden der Thyristoren (P3) wird zweckmäßig eine äußere Verbindung C zwischen der Metallisierung A3 und der Metallisierung M1 vorgesehen, wie symbolisch in Fig. 4B dargestellt.

Diese zweite Ausführungsform, welche einen Aspekt der Erfindung verkörpert, weist zahlreiche Vorteile gegenüber der ersten Ausführungsform auf. Sie ist einfacher herzustellen, da nur die Oberseite des Gebildes verschiedenen Lichtdruckverfahrensstufen unterzogen wird, während die Unterseite in einheitlich-einförmiger Weise behandelt wird. Dieser Aufbau kann ausgehend von einem Siliziumplättchen hergestellt werden, dessen Substrat aus dem Bereich P3 besteht und auf welchem der Bereich N2 durch Epitaxialwachstum hergestellt wird, was die Anwendung von Plättchen größerer Dicke und die Verwendung von Plättchen größeren Durchmessers gestattet, da die Plättchen infolge ihrer Dicke weniger zerbrechlich sind. Schließlich weisen, infolge der Tatsache, daß die Erstrekkung des Bereichs N2 zwischen den Bereichen P22 und N4 in der Ausführungsform nach Fig. 4 kleiner als die Dicke des Bereichs N2 zwischen den Bereichen P22 und N3 im Fall der Fig. 3B ist, in an sich bekannter Weise die lateralen Dioden bei dieser zweiten Ausführungsform eine geringere Überspannung beim Übergang in den leitenden Zustand auf als die vertikalen Dioden der ersten Ausführungsform.

Die Figg. 5 und 6 veranschaulichen eine Modifizierung der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform bzw. der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform Diese Abwandlung bildet einen Aspekt der vorliegenden Erfindung.

Diese weitere Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsformen nicht in den Schnittansichten (die Figg. 5B, 5C einerseits und 6B, 6C andererseits sind den Figg. 3B, 3C einerseits und 4B, 4C andererseits sehr ähnlich), sondern in ihrer Auslegung, wie sie in den Draufsichten der Figg. 5A und 6A sichtbar ist.

Im einzelnen besteht dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung darin, daß man einen Fortsatz bzw. eine Verlängerung der Anodenbereiche P21 und P22 der Dioden D1 und D2 gegenüber dem Gate-Bereich (Bereich P1) des Thyristors, mit welchem die jeweilige Diode nicht verbunden ist, vorsieht. So erstreckt sich der Bereich P22 der Diode D2 gegenüber dem dem Thyristor T1 entsprechenden Bereich P1, und der Bereich P21 der Diode D1 gegenüber dem dem Thyristor T1 entsprechenden Bereich P1. Somit erscheint, wie in den Figg. 5B und 6B dargestellt, zusätzlich zu der Reihenschlußverbindung des Thyristors T2 und der Diode D2 zwischen den Anschlüssen A2 und A1 ein Lateralthyristor T'2, der von dem Bereich N12, dem Bereich P1, dem Bereich N2 und dem Bereich P21 gebildet wird. Dieser Thyristor T'2 hat dieselbe Orientierung bzw. Polung wie der Thyristor T2 in Reihe mit der Diode D1. In gleicher Weise erscheint ein aus den Bereichen N11, P1, N2 und P22 gebildeter Lateralthyristor T'1 zwischen den Elektroden A1 und A2, mit derselben Polung wie der Thyristor T1 in Reihe mit der Diode D2.

Das Schaltschema bzw. Ersatzschaltbild der Schaltungen aus den Figg. 5 und 6 ist in Fig. 7 gezeigt. In diesem Schaltschema findet man die Gesamtheit der Elemente D1, D2, T1, T2 in der Schaltverbindung wie in Fig. 2, wobei jedoch die Thyristoren T'1 und T'2 in Antiparallelschaltung zwischen den Anschlüssen A1 und A2 hinzutreten, wobei die Gates dieser Thyristoren T'1 und T'2 miteinander verbunden sind. Der gemeinsame Gate-Bereich der Thyristoren T'1 und T'2 ist wiederum der Bereich P1.

Die Lateralthyristoren T'1 bzw. T'2 werden jeweils zur gleichen Zeit wie die Vertikalthyristoren T1 bzw. T2 leitend. Sie weisen den Vorteil auf, daß, wenn der Strom zwischen den Anschlüssen A1 und A2 im leitenden Zustand niedrig ist, der Spannungsabfall an ihren Anschlüssen kleiner als der Spannungsabfall an den Anschlüssen der Reihenschaltung einer Diode und eines Thyristors (D1 und T2 oder D2 und T1) ist. Falls hingegen der Strom hoch ist, weisen diese Lateralthyristoren einen größeren Widerstand im leitenden Zustand als die Thyristoren T1 und T2 auf, und es besteht die Tendenz, daß der Strom vorzugsweise durch die Reihenschaltung aus der Diode D2 und dem Thyristor T1 oder durch die Reihenschaltung aus der Diode D1 und dem Thyristor T2 fließt, je nach dem Richtungssinn der Überspannung. Somit weist eine Schutzvorrichtung gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung den Vorteil auf, hohe Überspannungen dank der Thyristoren T1 und T2 aufnehmen zu können und dank der Thyristoren T'1 und T'2 einen sehr geringen Spannungsabfall E für schwache Ströme aufzuweisen.

Die vorliegende Erfindung kann, wie für den Fachmann ersichtlich, in mannigfacher Weise abgewandelt und modifiziert werden, insbesondere hinsichtlich der Draufsicht-Konfiguration der verschiedenen Schichten. Beispielsweise könnte in Fig. 4A vorgesehen werden, daß die Metallisierung A3 den gesamten Umfang des Bauteils umschließt. In den verschiedenen Figuren könnte vorgesehen sein, daß die verschiedenen Schichten in verschiedener Weise in ihrer Form ineinandergreifen, um die Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Elementen zu unterstützen. In Fig. 6A ist die Diffusionsschicht N4 am unteren Ende der Zeichnung unterbrochen dargestellt. Diese Diffusionsschicht N4 könnte sich fortsetzen. Sie könnte auch symmetrisch um das gesamte Bauteil herum vorgesehen sein. Desgleichen kann der Fachmann die relativen Oberflächen der verschiedenen Bereiche und die Absolutbeträge dieser Oberflächen sowie die Diffusionspegel so wählen, um bevorzugte Werte der Triggerspannung und des Leistungsaufnahmevermögens zu erhalten.

Als Beispiel können in der Ausführungsform nach Fig 6 für die verschiedenen Bereiche die folgenden annähernden Werte für den Dotierungspegel, die Oberflächenkonzentration (Cs) oder den spezifischen Widerstand gewählt werden:

Substrat P3 : obere Konzentration 10¹&sup8; at/cm³

Epitaxialbereich N2: spezifischer Widerstand von einigen Ohm.cm

Diffusionsbereiche P1, P21 und P22: C&sub5; = 10¹&sup8; at/cm³

Diffusionsbereich N12: CS = 10²&sup0; at/cm³

Diffusionsbereich N22: CS = 2 x 10²&sup0; at/cm³

Diffusionsbereich N4: CS = 10²&sup0; at/cm³

Mit diesen Dotierungspegeln würde das Schutzbauteil die folgenden Eigenschaften und Kennwerte aufweisen:

VBO1 (im positiven Richtungssinn): 18 V

VBO2 (im negativen Richtungssinn): 15 V

VON (für ION = 10 mA): unter 1 V

VON (für ION = 10 A): unter 3 V

IH: unter 1 mA

IBO: unter 1 mA


Anspruch[de]

1. Bidirektionales Schutzbauteil zwischen zwei Anschlüssen (A1, A2), welches zwischen diesen Anschlüssen zwei Thyristoren (T1, T2) in Reihe miteinander und entgegengesetzt gepolt aufweist, deren jeder in Antiparallelschaltung mit einer Diode (D1, D2) angeordnet ist und deren Gates miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster (T1) der Thyristoren leitend wird, sobald die Spannung an den Anschlüssen der beiden Thyristoren die Summe aus der Durchbruchspannung der in Sperrichtung gepolten Gate-Kathoden-Diode des zweiten (T2) der beiden Thyristoren und der Spannung der Gate- Kathoden-Diode in Durchlaßrichtung des ersten Thyristors (T1) und umgekehrt übersteigt.

2. Monolithisches bidirektionales Schutzbauteil nach Anspruch 1, in welchem die beiden Thyristoren (T1, T2) und die beiden Dioden (D1, D2) vom Vertikal-Typ sind, dadurch gekennzeichnet, daß die die Thyristoren bildenden Halbleiterbereiche (P3,N2,P3) mit Ausnahme ihrer Kathodenbereiche (N11, N12) gemeinsam sind, wobei dieses Bauteil drei Metallisierungen aufweist: eine rückseitige Flächenmetallisierung (M1), welche die gemeinsamen Anoden der Thyristoren mit den Kathoden der Dioden verbindet, eine erste Vorderseitenmetallisierung (A1), welche die Kathode (N11) eines Thyristors mit der Anode (P21) einer Diode verbindet, sowie eine zweite Vorderseitenmetallisierung (A2), welche die Kathode (N12) des anderen Thyristors mit der Anode (P22) der anderen Diode verbindet.

3. Monolithisches bidirektionales Schutzbauteil nach Anspruch 1, in welchem die beiden Thyristoren (T1, T2) Vertikalthyristoren und die beiden Dioden (D1, D2) Lateraldioden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die die Thyristoren bildenden Halbleiterbereiche mit Ausnahme ihrer Kathodenbereiche (N11, N12) gemeinsam sind, wobei das Bauteil vier Metallisierungen aufweist: eine rückseitige Oberflächenmetallisierung (M1), eine erste Vorderseitenmetallisierung (A1), welche die Kathode eines Thyristors mit der Anode einer Diode verbindet, eine zweite Vorderseitenmetallisierung (A2), welche die Kathode des anderen Thyristors mit der Anode der anderen Diode verbindet, sowie eine dritte Vorderseitenmetallisierung (A3) in Kontakt mit dem Anodenbereich der Dioden, wobei diese dritte Vorderseitenmetallisierung zur Verbindung mit der Rückseitenmetallisierung bestimmt ist.

4. Bidirektionales Schutzbauteil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gesonderten distinkten Kathodenbereiche der beiden Thyristoren gesonderte distinkte Dotierungspegel aufweisen.

5. Bidirektionales Schutzbauteil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Kathodenbereich (N11) des ersten Thyristors (T1) bzw. des zweiten Thyristors (T2) verbundene Anodenbereich (P21) der ersten Diode bzw. der zweiten Diode (P22) eine mit dem Kathodenbereich (N12) des zweiten bzw. des ersten Thyristors ausgerichtete Verlängerung aufweist.

6. Bidirektionales Schutzbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß:

- die Vertikalthyristoren (T1, T2), ausgehend von der Plättchenrückseite, aufweisen: einen ersten gemeinsamen Bereich (P3) von einem ersten Leitfähigkeitstyp, einen zweiten gemeinsamen Bereich (N2) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, einen dritten gemeinsamen Bereich (P1) vom ersten Leitfähigkeitstyp und gesonderte, an der Vorderseite freiliegende erste Bereiche (N11, N12) vom zweiten Leitfähig keitstyp;

- die beiden Vertikaldioden, von der Rückseite zur Vorderseite, aufweisen: einen vierten gemeinsamen Bereich (N3) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, den zweiten gemeinsamen Bereich (N2) und zweite gesonderte Bereiche (P21, P22) vom ersten Leitfähigkeitstyp; und

- Vorderseitenmetallisierungen (A1 und A2) einen distinkten gesonderten Bereich eines Thyristors mit einem distinkten gesonderten Bereich einer Diode und den anderen gesonderten distinkten Bereich eines Thyristors mit dem anderen distinkten gesonderten Bereich einer Diode verbinden, und daß eine Rückseitenmetallisierung (M1) die ersten und vierten gemeinsamen Bereiche verbindet.

7. Monolithisches bidirektionales Schutzbauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß:

- die Vertikalthyristoren (T1, T2), von der Rückseite des Plättchens ausgehend, aufweisen: einen ersten gemeinsamen Bereich (P3) vom ersten Leitfähigkeitstyp, einen zweiten gemeinsamen Bereich (N2) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, einen dritten gemeinsamen Bereich (P1) vom ersten Leitfähigkeitstyp sowie an der Oberfläche austretende distinkte gesonderte Bereiche (N11, N12) vom zweiten Leitfähigkeitstyp;

- die Lateraldioden an der Vorderseite einen vierten gemeinsamen Bereich (N4) vom zweiten Leitfähigkeitstyp mit erhöhtem Dotierungspegel aufweisen sowie in dem zweiten gemeinsamen Bereich (N2) gebildete distinkte gesonderte Bereiche (P21, P22) vom ersten Leitfähigkeitstyp;

- die ersten Vorderseitenmetallisierungen (A1, A2) einen distinkten gesonderten Bereich eines Thyristors mit einem distinkten gesonderten Bereich einer Diode und den anderen distinkten gesonderten Bereich eines Thyristors mit dem anderen gesonderten Bereich einer Diode verbinden;

- auf dem vierten gemeinsamen Bereich eine zweite Metallisierung gebildet ist; und

- eine Rückseitenmetallisierung zur Verbindung mit der zweiten Metallisierung vorgesehen ist.







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