一种半导体器件及一种制造半导体器件的方法

技术领域

本发明涉及一种半导体器件及一种制造半导体器件的方法，并且尤其涉及一种制造三端双向可控硅开关元件的方法和结构。

背景技术

在近代半导体工艺技术的许多应用中，重要的是，一方面，在衬底中尽可能小的空间内将半导体器件形成在一起，但是另一方面，要防止电荷载流子从一个器件漂移到邻近的器件。该漂移可能，例如，对邻近的器件的开关性能具有负面影响，因为从一个器件漂移到下一个的电荷载流子能引起延迟(例如开关时)。

发明内容

实施例涉及一种半导体器件，具有第一器件，第二器件，衬底和复合区域。在衬底中，第一器件和第二器件彼此相邻的横向实施。复合区域被实施于第一器件和第二器件之间的衬底中，以便在第一器件和第二器件之间扩散或漂移的电荷载流子复合。

附图说明

本发明的实施例结合附图更详细地说明，其中：

图1a，b示出了按照本发明实施例的半导体器件的截面图和顶视图；

图2示出了具有可选的背面照射区域的截面图；

图3示出了具有可选的背面沟槽的半导体器件的截面图；

图4示出了具有可选的背面沟槽和照射区域的半导体器件的截面图；

图5示出了具有实施的沟槽结构的衬底的后视图；

图6a-6c示出了按照实施例的三端双向可控硅开关元件的顶视图和两个截面图；以及

图7示出了按照实施例的三端双向可控硅开关元件的布局图。

具体实施方式

一种有效的防止电荷载流子扩散的可能性是初始在两个不同的芯片上设置两个器件随后连接该两个芯片(通过外部线路)。

一个示例涉及被称作光三端双向可控硅开关元件的应用，其中两个晶闸管反并联连接，因此它们可被连接为通过所述晶闸管的栅极端子实现电流在两个方向上流动。为了实现示例性晶闸管快速的开关操作，重要的是两个晶闸管相互尽可能绝缘，这可以，如上面所述的，通过两个晶闸管独立地实施于芯片上来实现。另一方面，有利的是这所需的两个晶闸管实施于一个芯片上。然而，如上面已提到的，存在这样的问题，即以这种方式实现的三端双向可控硅开关元件相比于在两个分离的芯片上实现的器件实质上促进了更低的开关速度。然而，在这个示例中，传统的单芯片变体可达到的开关频率实质上低于传统的二芯片 变体(或双芯片变体)。其原因是如上所述的自由电荷载流子从开通的晶闸管向邻近的关断的晶闸管的扩散。单芯片方案较慢的开关速度的结果是，示例性的60Hz的电源频率时，可能在例如不大于30mA(85℃时)开关。然而另一方面，双芯片变体在60Hz时约300mA的电流仍能被安全地控制。该问题的一种解决方案是，例如，下游连接一个更大功率的三端双向可控硅开关元件，这在双芯片变体中是不需要的。由于明显的更高电流，不需要下游、更大功率的三端双向可控硅开关元件，而可应用于多种领域。

通过单芯片方案替换所述的双芯片方案能降低芯片的制造成本大约25％(例如对于具有至少800V阻断电压的所述三端双向可控硅开关元件应用)或大约50％(具有至少600V的阻断电压)。这里的这种节省归因于，例如，仅仅减少所需芯片的面积。

因此，存在需求一方面在一个芯片上设置器件而另一方而有效地抑制从一个器件到邻近器件的电荷载流子的漂移，以便在示例性的三端双向可控硅开关元件应用中60Hz的电源频率下，较高的电流强度也能被安全地控制。

防止在设置于公共衬底上两个器件之间的电荷载流子的漂移的一个可能的解决方案是远距离设置器件使电荷载流子不能克服器件间的距离——至少不在一个例如由操作频率(更准确的：反转操作频率)给定的时间周期内。这意味着可以将在三端双向可控硅开关元件内的两个示意性的晶闸管之间的电流距离如此大地增加以使得电荷载流子在操作期间不能从一个晶闸管到另一个晶闸管。但是，这会导致实质上更大的空间需求并且因此相比双芯片方案没有成本优势。因此，上述问题的该显而易见的解决方案是很不明智的。

因此，本发明的实施例采取了不同的途径。在垂直方向充分延伸的有效复合层，形成于芯片上容纳的两个器件(例如通过反并联方式连接的两个晶闸管)之间。该有效复合层或结构(复合区域)可通过例如半导体结构的变化来形成，以便电荷载流子可通过发射光子或声子(复合)从导带变化到价带。

因此各自电荷载流子结合且不再是可用作电流的自由电荷载流子。这可以通过例如半导体晶体结构中的缺陷来实现，缺陷是复合中常用的，其导致了位于导带和价带间的能级并因此能使电荷载流子从导带跃迁到价带。特别地，缺陷的形成例如可通过照射(例如，使用质子，氦原子，中子或电子)，其导致一个或多个半导体原子缺失从而形成于晶格中的空位。可选择地，空位处氧也可占据，因此氧/空位复合体形成。多个空位的形成也是可能的，其中多个晶格原子从晶格移除并且占据中间的晶格位置。重金属，类似例如铂或金，也可局部地扩散到晶体结构以形成有效复合中心。

因此，实施例提供一种半导体器件，具有在衬底中彼此相邻实施的第一器件和第二器件。复合区域实施于第一和第二器件之间的衬底中，并且通过复合第一和第二器件之间扩散的电荷载流子来分离器件。

作为一个示例，以下，结合作为第一和第二器件的晶闸管解释本发明的实施例，该晶闸管例如以反并联的方式连接以形成一个三端双向可控硅开关元件。然而，作为第一和第二器件的晶闸管的使用只是一个示例，并且实施例不应受其限制。

在以反并联的方式连接的两个邻近的示意性晶闸管之间，生成在垂直方向延伸的增加复合的窄区域(复合区域)。如前所述，该区域具有充分的延伸以达到所述效果(防止电荷载流子扩散)。例如如果衬底包括大约300μm的厚度，该复合区域典型地应当包括一 个10至250μm(或衬底厚度的3％-90％)或50到150μm(或衬底厚度的20％-50％)的垂直延伸，以便电荷载流子很困难地仅从复合区域旁路或完全不能旁路，且横向扩散的自由电荷载流子引起复合。该复合区域的横向延伸受限于，例如，以反并联方式连接的该两个晶闸管(第一和第二器件)之间的电惰性区域。

所述的复合区域可例如通过使用高能轻质量粒子的局部照射(三端双向可控硅开关元件)来形成，其中质子尤其适合作为粒子，因为它们包括衬底中相对宽的范围。照射中，可选择地使用掩模，其例如掩避该两个晶闸管且仅仅留下复合区域的区域用于照射，其中，例如，称做模版掩模(stencil mask)被使用。该模版掩模可以，例如，通过具有合适孔或者条纹的硅盘来实施。照射中，位于前面的将要被照射的区域不需要例如氧化层、掺杂或未掺杂硅酸盐玻璃或聚酰亚胺的覆盖层是明智的，该覆盖层在照射期间防止不想要的高能注入的照射。如果需要，例如，在照射后可沉积聚酰亚胺层，其中工艺温度应不超过350℃，例如，与照射生成的有效复合效果一样——相似的，例如，双空位或者氧/空位复合体——在这些温度下实质上退火。例如，在150到350之间的范围或者200到320℃之间的范围内发生回火或温度处理来稳定照射后的缺陷。使用该温度处理，稳定了形成的有效复合中心，所以防止了器件操作期间可能的退火。

可选择地，为了形成复合区域，也可发生使用电子的照射，其中由于电子的更高的穿透深度，复合区域的深度可大约包括衬底的厚度。进一步可以通过有效复合重金属，例如铂或者金来形成复合区域，所述重金属扩散或注入并且随后扩散到半导体衬底的复合区域。当使用重金属来形成有效复合缺陷时，例如，温度处理可以在700到900℃之间的温度范围里执行例如15分钟到6小时之间或30分钟到几小时之间。该温度处理最终也服务于稳定缺陷，所以在操作期间不会发生退火效应且实现稳定的操作。

使用的照射的一个可能的照射剂量可以，例如，足在1011-1014质子/cm2之间或在1012和1013质子/cm2之间。也可以使多个照射步骤彼此相继地对衬底发生作用，其中单独的照射步骤可包括不同的能量和/或不同的剂量。当使用质子照射时，例如可使用大约2MeV到4MeV的能量或可在1-10MeV的范围内。

在进一步的实施例中，也可以在半导体中形成同样能有效抑制或防止在第一和第二器件之间自由电荷载流子的漂移(扩散)的沟槽，孔或其它结构。该沟槽或孔可以，例如，填充氧化物、金属或多晶硅。进一步的实施例中也可以在衬底的背面实施该沟槽，例如在复合区域的位置。因此，可被自由电荷载流子利用的第一和第二器件之间的漂移路径的横截面进一步减少。任选的，也可以照射背面，然而，在这里，整个面的照射是可能的，并且背面的照射深度可以例如这样选择，一方面，不引起对第一和第二器件的负面影响，并且另一方面，获得与复合区域的接触，以便沿着整个衬底厚度在第一和第二器件之间的电荷载流子输送变得不可能。在进一步的实施例中，也可以从背面形成一个或几个沟槽且同时从背面发生照射，以便沿着沟槽有效地实现更高的照射深度。当使用这些沟槽时，可以实现前面所述的目标，即，尽可能低的影响第一和第二器件，且同时关闭第一和第二器件之间的可能的电流通路。

因此实施例的优势包括，一方面，第一和第二器件可以在同一衬底上非常接近的设置，并且另一方面，在第一和第二器件之间的电荷载流子的漂移被有效阻止。如前所述--相对于在分布区域里增大电荷载流子的分布，该抑制第一和第二器件之间的电荷载 流子输送通过复合实现。当形成分布区域，电流将仅能通过增加电阻来降低。复合不能导致减慢通过在第一和第二器件间的扩散中心处扩散的电流，但会中止电流，因为复合区域起到电荷载流子阱的作用。

因此，在实施例中可以使用上面提到的成本优势，其起因于将两个器件实施于同一芯片的很小的空间上，并且其中因而导致节省了芯片面积。

图1a和1b示出了按照第一实施例的半导体器件的截面图和顶视图。

图1a示出了具有第一器件100，第二器件200，衬底300和复合区域400的半导体器件。第一和第二器件100，200横向彼此相邻地实施于衬底300上，并且复合区域400实施于第一器件100和第二器件200之间的衬底300中，以便在第一器件100和第二器件200之间扩散的电荷载流子复合。

第一器件100可以，例如，包括双极半导体器件(例如晶闸管)。第二器件200也可包括类似的双极器件，例如，第二晶闸管。因此，第一和第二器件100，200可以是各自具有一个阳极端子和一个阴极端子的可开关器件。这里可通过控制端子(例如栅极)发生开关或者也光学的发生开关。例如，图1a中示出了第一器件100的第一端子110和第二器件200的第一端子210。衬底300包括，例如，厚度d0的层，其中该层厚度d0可以，例如在200μm到500μm之间的范围内或者是大约300μm。复合区域400包括垂直衬底表面310的深度d1，其中d1可以，例如，在20到300μm之间或50到150μm之间的范围。从而第一器件100和第二器件200都沿着衬底表面310横向彼此相邻地设置且是可接触的。端子也可作为接触端子实施。

图1b示出了如图1a所示的半导体器件的顶视图。这里图1b中的截面线1-1’表明如图1a所示的横截面。图1b中因此可以得出第一器件100和第二器件200横向彼此相邻地实施于衬底300内或上面并且第一器件100包括也可以从表面310接触到的第一端子110和第二端子120。同样地，第二器件200包括也可以从衬底300的表面310接触到的第一端子210和第二端子220。在第一器件100和第二器件200之间实施该复合区域400。

从图1a可以看出，复合区域400包括深度d1，其是，例如，大于第一和第二器件100，200的电性有源区域R1，R2(图1a中的阴影线区域)。从而复合区域400示出了电荷载流子输送的阱，以便如果扩散路径未被阻挡层完全中断，那么第一和第二器件100，200之间的剩余的电荷载流子可以只是流过该阱(复合区域400)。

图2示出了包括第一器件100和第二器件200和复合区域400的半导体器件的进一步的截面图。如图2所示，该复合区域400可以，例如，通过照射500形成，其中复合区域400的面积由掩模550限定。这里掩模550保护第一器件100的有源区域R1和第二器件200的电性有源区域R2，以便第一器件100和第二器件200都免于照射500并且因而关于它们的操作不会被照射500限制。照射500可以关于它的能量且也关于它的剂量设定，以便复合区域400延伸到衬底300内的深度d1，其中深度d1按照前面描述的选择。

可选择地，也可以从背面320将衬底暴露于照射510。因此背面照射510导致形成背面复合层410，其可以，例如，在复合区域400下面以及在第一器件100和第二器件200下面都延伸。例如，可凭借背面复合区域410照射整个衬底300。对于背面复合区域410选择的能量以及剂量可以，例如，选择使得背面复合层410延伸至h2的高度，以便d1+h2大于d0(衬底的层厚度)。

可选择的背面照射510(例如也是用质子)的目的是进一步减少第一器件100和第二器件200之间自由电荷载流子漂移路径的横截面。背而照射510可以，例如，在未覆盖的硅背面的整个区域上执行。背面照射510的照射能量以及剂量在整个区域的情况下，可以选择或优化为使得第一和第二器件100，200的操作不受影响。例如，在第一和第二器件100，200是晶闸管的情况下正向电压不能不必要地剧烈地增加。照射能量例如可以在2到4MeV的范围内。

当时用质子照射作为照射500和/或背面照射510时，最大能量可以，例如，是大约4MeV，其例如引起大约150μm的质子的范围。如果需要，可以使用多个或者不同的照射能量来增加复合区域400的复合效率。引起充分复合效率的照射剂量(质子剂量)典型地在几个1012到几个1013氢原子/cm2的范围内。

图3示出了半导体器件的进一步的实施例，其中从背面320形成沟槽430取代图2中示出的背面照射510。该沟槽包括，例如深度d3(从背面320测定)，其可以例如这样选择，以便d3+d1大于d0。这意味着该沟槽430例如从该背面320向上延伸至一深度，直到其接触到该复合区域400。另一方面，首先形成具有深度d3的沟槽430，随后从衬底300的表面310进行照射500，其如此设定以便该复合区域的深度d1足够大以至延伸到该沟槽底面。如此，可以实现完全中断扩散。

图4示出进一步实施例，其中如图3所示的沟槽430和如图2所示的背面照射510相互组合。因此，在如图4所示的实施例中，从背面320也形成一个包括深度h2的沟槽430。另外，执行背面照射510，其导致形成具有深度h1的背面复合层410。有利地，在形成沟槽430后执行背面照射510，以便背面照射510可在沟槽430的位置更深地穿透衬底300，并且基本上在该位置得到与复合区域400的接触。这再次导致了电荷载流子漂移的有效中断。然而在进一步的实施例中，不形成背面复合层410与复合区域400之间的接触，但是仅减少在第一器件100和第二器件200之间可能的未复合扩散路径的横截面，以便没有或几乎没有电荷载流子在器件之间扩散(如提及的，由于那里发生复合，穿过复合区域400的扩散是不可能的或很有限的)。

图5示出了具有第一器件100的电有源区域R1和第二器件200的电有源区域R2的背面320的视图(图5中未示出器件)。如图5所示的实施例中，在电有源区域R1和R2之间形成第一沟槽430a和第二沟槽430b。第一沟槽430a和第二沟槽430b都可以，例如，连续地横向地形成，其中沟槽430a和430b例如平行于复合区域400伸展。然而，可选择地，也可以横向中断地形成第一沟槽430a和/或第二沟槽430b，由此也能保证在第一器件100的电有源区域R1和第二器件200的电有源区域R2之间的电流的有效地抑制。如图5所示，在该方面，第一沟槽430a和第二沟槽430b可相互偏移地中断并且包括相互间的横向距离。可再次如此选择沟槽430的深度和宽度以使它们对第一和第二器件100，200操作的影响没有或非常小。

因此如图3至5所示的实施例导致了背面照射510(例如通过质子)的穿透深度被局部地增大(图4中h1+h2)的事实。这里，如前所述，从盘状背面310在复合区域400之下的区域向衬底300(或板)内刻蚀沟槽，其中它们的厚度例如设定为使照射质子的穿透深度和沟槽深度之和稍微小于板厚度d0。沟槽430的深度h2例如可以是在10到100μm的范围内，由此，例如通过前面照射，在照射区域之间形成接触。这里沟槽深度h2应设定为 使在未蚀刻背面区域320内的照射的示例性质子不会负面地改变第一器件100和第二器件200的电特性。同样的，在两个器件100，200(例如以反并联方式连接的晶闸管)之间的区域中形成横向方向连续的沟槽是可能的，或者也可能形成横向中断的相隔不太远的多个沟槽，其中沟槽间的距离例如可以是在5μm到100μm的范围内或在10μm到50μm的范围内。背面照射也可选择性地使用掩模来执行。

代替使用的质子照射，也可以在前面的位置(从衬底300的表面310)执行遮蔽的电子照射以形成所需的复合区域400。然而，在高电子能量的情况下，在这种情况下需要应用相对厚的掩模以达到对第一和第二器件100，200的有效地遮蔽。然而，电子照射的使用是有利的，作为复合区域400，已经有相对低的照射能量，能导致完成半导体板(衬底300)的贯通照射。正如使用质子，使用电子形成相同类型的缺陷中心，两种情况下可使用如前面所述的相同的退火条件。

进一步形成复合区域400的可能性是前面所述的有效复合的例如铂或金的重金属的体内扩散。这可以发生在前面和/或背面，其中可选地应用掩模。在这方面，在目标复合区域400的区域中可以例如局部地形成硅化铂层。这里，铂原子在700到900℃范围内的合适的温度下在体内扩散到将形成复合区域400的区域中。这里典型的扩散时间在30分钟到几个小时之间。如果需要，该实施例可以与整个区域的背面质子照射结合。

图6a到6c示出了实施例的顶视图和两个截面图，其中第一器件100是第一晶闸管且第二器件200是第二晶闸管。

图6a示出了衬底300的表面310的顶视图，其中第一晶闸管100和第二晶闸管200通过复合区域400分离。第一晶闸管100包括第一掺杂区域(例如n掺杂)130，第二(互补)掺杂区域140(例如p掺杂)，第三掺杂区域150(例如n掺杂)和第四(互补)掺杂区域160(例如p掺杂)。这里设置掺杂区域以使第二掺杂区域140和第四(互补)掺杂区域160在第一掺杂区域130内彼此相邻地实施。第三掺杂区域150在第二掺杂区域140内实施。除此之外，第一晶闸管100包括电连接第三掺杂区域150的第一端子110和除此之外连接到第四掺杂区域160的第二端子120。第一端子110可以连接(未示出)到第一接触111且第二端子120连接到第二接触121。

定位于复合区域400横向相反侧的第二晶闸管200包括相同的结构，然而其是沿着垂直于复合区域400的线镜像的。相应地，该第二晶闸管200也包括第一掺杂区域230(例如n掺杂)，第二(互补)掺杂区域240(例如p掺杂)，第三掺杂区域250(例如n掺杂)和第四(互补)掺杂区域260(例如p掺杂)。第二掺杂区域240也在衬底300内横向相邻第四掺杂区域260实施，其中第二掺杂区域240和第四掺杂区域都作为阱在第一掺杂区域230内实施。同样的，第三掺杂区域250电连接第一端子210且第四(互补)掺杂区域260连接到第二端子220。第一端子210可再次连接到第一电极211且第二端子220连接到第二电极221。可通过金属化或者金属层实施该电连接。

因此第一和第二晶闸管100，200的第一掺杂区域130，230作为衬底300中的n-阱实施，且通过复合区域400相互分离。衬底300本身可以例如是轻p掺杂。各个区域/衬底的选择的掺杂仅是一个示例且在进一步实施例中可作不同的选择。

如图6a所示的实施例中，第一晶闸管100和第二晶闸管200作为光控晶闸管实施，以使它们依靠发生在用作栅极的光学窗口600上的光信号(或者通常光学信号)而启 动。这里该光学窗口600例如实施于作为光电池的第二(互补)掺杂区域140，240。因此通过光信号释放的电荷载流子引起各个晶闸管的启动，以便对于在第一端子110和第二端子120之间的电流是打开的。因此例如在第三掺杂区域150和第二(互补)掺杂区域140之间的pn转换区表现为光电池并且光学地发生启动。然而，可选地该启动也可通过接触p掺杂基区140的栅接触来发生。

图6b示出了沿横截面线b-b’(图6a所示)的截面图。由图6b可知在衬底300内第一晶闸管和第二晶闸管之间的复合区域400实施在衬底300内。从图6b可得知，第三掺杂区域150作为阱实施于第二(互补)掺杂区域140内，该第二(互补)掺杂区域140依次作为阱实施于第一掺杂区域130内。同样地，第二晶闸管的第一掺杂区域230实施为横向偏移于第一晶闸管100的第一掺杂区域130的另一个阱，并且包含第二晶闸管200的第四掺杂区域260。任选的，第二晶闸管200的第四掺杂区域260可包括高掺杂终端区域270，其包括与第四掺杂区域260相同的掺杂并且具有与第二端子220的有效电接触的目的。

如前所述，第一晶闸管100的第一接触端子110产生与第三掺杂区域150的电接触，并且构成例如阴极端子K1。第一端子110和例如形成第二晶闸管200的阳极端子A2的第二端子220，都可例如作为克服沿衬底300的表面310实施的可选的氧化层的穿通接触(通孔接触)来实施。如图6a所示，晶闸管的启动例如凭借区域600(光学窗口)中的光信号发生，所述光信号由于光电效应而导致第二(互补)掺杂区域中的电荷载流子被释放且依次导致晶闸管(第一或第二晶闸管)的启动。

图6c示出了沿截线c-c’(图6a所示)的进一步的截面图。因此，图6c示出了实施于衬底300的第一晶闸管100的截面图。因而，从图6c可知第一掺杂区域130作为环绕第二(互补)掺杂区域140和横向彼此相邻的第四(互补)掺杂区域140的阱来实施。进一步，第三掺杂区域150作为阱实施于第二(互补)掺杂区域140。因此，由电接触第三掺杂区域150的第一端子110和接触第四(互补)掺杂区域160(例如通过终端区域170)的第二端子120得到npnp转换区，其中，例如第三掺杂区域150是n掺杂，第二(互补)掺杂区域是p掺杂，第一掺杂区域130是n掺杂且第四(互补)掺杂区域是p掺杂。终端区域170例如可以也是p掺杂，其中终端区域170的掺杂明显高于第四掺杂区域160的掺杂。可选的氧化层340例如形成在衬底表面310上，且第一接触端子110和第二接触端子120例如都实施为所谓的通孔，贯穿接触可选的氧化层340。因此，例如，在氧化层340上实施阴极端子K1和阳极端子A1。氧化层340例如可以半透明地实施，这样得到光学窗口600，其能使第二(互补)掺杂区域140中的进入光通过光电效应产生自由电荷载流子，其正向开关该第一晶闸管100。因此，形成从第一接触端子110(例如阴极K1)到第二接触端子120(例如阳极A1)的电流通路。衬底300例如可包括硅，且第一掺杂区域130(例如n阱)例如可包括一厚度，其小于复合区域400的穿透深度d1，其未示于图6c中(见图6b)。

为获得三端双向可控硅开关元件，第一晶闸管100的第一端子110电连接到第二晶闸管200的第二端子210，并且，第一晶闸管100的第二端子120电连接到第二晶闸管200的第一端子220。因此，通过将第一晶闸管100的阴极端子电连接到第二晶闸管的阳极端子、以及将第一晶闸管100的阳极端子也电连接到第二晶闸管的阴极端子，第一晶闸管100以反并联的方式连接到第二晶闸管200。因此可以保证，对于每个电流方向(例如，施加交流电时)，任一个晶闸管或另一个晶闸管关于入射光转换到正向。这里通过光信号的光学开 关具有的优势在于，同步地获得来自负载电路的控制信号的电去耦，其可以例如包括明显比控制电路高的电压或电流强度。

图7示出了与常规的三端双向可控硅开关元件的对照，其也包括第一晶闸管100和第二晶闸管200，它们每个形成在各自衬底上(由此排除了一个晶闸管与另一个晶闸管的相互影响)、并沿分隔线700集合到一起。示于图7的顶视图对应于也示于图6a的顶视图，因此第一晶闸管100包括第一接触端子110和第二接触端子120，以及在中央设置的光学窗口600。同样的，第二晶闸管100包括第一接触端子210和第二接触端子220和中央光学窗口600。

常规的双芯片变体如图7右侧所示，其中，例如，第二晶闸管200(设置于右侧)转换至开启，所以从第二接触端子220(例如阳极)向第一接触端子210(例如阴极)发生电流720。由于第一晶闸管100和第二晶闸管200以反并联方式连接，这种连接下第一晶闸管是阻断的(转换至反向)所以在第一晶闸管100的第一接触端子110和第二接触端子120间没有发生电流。因此，仅有很少量电荷载流子在第一晶闸管100的第二接触端子120附近，其在电流方向反转时(例如施加交流电压后)进而仅导致电流的短期延迟或阻断。电场线710示出了换向后的电流方向。所示的双芯片变体中，这两个光晶闸管反并联装配并且电分离(每个在各自衬底上且随后装配在一起)。

图7的左侧示出了常规的单芯片变体，其中第一晶闸管100和第二晶闸管200常规设置(没有复合区域400)在公共衬底300上，所以分隔线800示出了开放的硅带(open silicon strip)。按照本发明的实施例，该分隔带800用于例如通过质子注入形成复合自由电荷载流子的复合区域400。因此，图7左侧的示例也示出了其中第二晶闸管200为正向，以便从第二接触端子220到第一接触端子210发生电流720。第一晶闸管100在本示例中仍处于阻断方向。

该常规设置，其中第二晶闸管200和第一晶闸管100在公共衬底300上彼此邻近且没有实施按照本发明的实施例的复合区域400，的一个缺点是，从第二晶闸管200到第一晶闸管100的电荷载流子扩散820，即，特别地从第一晶闸管基区到第二晶闸管基区的自由电荷载流子的扩散。沿扩散路径的该电荷载流子扩散820导致的结果是，在第一晶闸管100的区域中，更多的电荷载流子积累(与例如右侧的2芯片解决方案一样)，且因此随着电流的换向，导致第一晶闸管100明显增加的延迟或阻断。首先，积累的电荷载流子必须减少。沿扩散路径820的电荷载流子的漂移可以，例如，包括1mm/秒的速度，所以短时间后电荷载流子在不工作的晶闸管内积累且延迟该阻断操作。电场线710再次显示了换向后的电场方向。

按照实施例，现已存在的开放的硅带800用于形成复合区域400(例如通过质子照射或电子照射)，其有效抑制自由电荷载流子沿漂移路径820的扩散。

在衬底300上的第一晶闸管100和第二晶闸管200例如可以包括例如150μm或在50到500μm范围内的距离b。该距离b例如可以定义为第一晶闸管100的第一掺杂区域130和第二晶闸管200的第一掺杂区域230的距离，其中沿衬底表面310执行该测量。

示于图7的其它的细节例如包括附加的启动晶闸管或也包括另外的小电路。实施于衬底表面310的氧化层340例如可以包括5μm或在1-20μm范围内的厚度且作为场板实施。

因此，实施例包括一种结构(新的半导体器件)以及用于制造该结构或半导体器件的方法两者。这里该结构包括在两个例如反并联的晶闸管之间的区域中的复合区域400。任选的，也可实施深沟槽或孔，例如填满氧化物，金属或多晶硅，或则未填充。因此，在进一步的实施方式中，复合区域400也可被沟槽或孔或沟槽结构所取代，其中沟槽是开口的或者填充例如氧化物的介电材料。任选的，也可将复合区域400与在衬底表面310上的另外的沟槽(其也是开口的或填充氧化物)结合以更有效地抑制电荷载流子的漂移。原则上，所述方法也可应用于其它结构，包括在芯片上的并联，反并联或串联连接的半导体器件或功率半导体。

实施例可例如应用于光耦合器，其中通过信号的中间光学传输实现两个信号路径的电分离。这里光信号通过光学窗口600耦合到在第一晶闸管100的第一和第二端子110，120之间的电流通路(或者对于第二晶闸管200类似)，所以该电流通路可通过光学窗口控制。

实施例包括特别地以反并联方式连接的两个可控双极型器件，类似例如连接成三端双向可控硅开关元件的两个晶闸管。横向延伸例如可以是1.5×1.5mm且纵向延伸是500μm。依照实施例，随着阻断能力高达800V，安全的开关频率高达100Hz成为可能。衬底的掺杂可以例如选择为得到介于30和500ohm×cm之间的电阻。基本的延伸例如可以在30μm到1000μm的范围内。

虽然结合半导体器件描述了多个方面，显然这些方面也表示了对应的方法的描述，所以器件的一块或一部分也作为相应的方法步骤或方法步骤的特征。与此类似，与方法步骤相关或有联系的描述方面也表示了对应器件的相应块或细节或特征的描述。

根据特定实施的需要，本发明的实施例可以通过硬件或软件部分或完整地实施。该实施可使用数码存储介质来执行，例如软盘，DVD，蓝光光盘，CD，ROM，PROM，EPROM，EEPROM或闪存，硬盘或其它的磁性或光学存储器，其上存储着可与或必然与可编程计算机系统合作的电可读控制信号，以执行各自的方法。因此，数码存储介质可以是计算机可读的。因而，按照本发明的某些实施例包括数据承载器，其包含与可编程计算机系统合作的电可读控制信号以执行在这里描述的方法。

在某些实施例中，可使用可编程的逻辑器件(例如现场可编程门阵列，FPGA)执行在这里描述的方法的某些或全部功能。在某些实施例中，现场可编程门阵列可与微处理器合作以执行在这里描述的方法之一。通常，在某些实施例中，通过任意的硬件设备来执行该方法。可以是普遍使用的硬件类计算机处理器(CPU)，或用于该方法的专用硬件，类似如ASIC。

前述实施例仅表示说明本发明的原理。显而易见的，在这里描述的布置以及细节的改进或变化对于其他本领域技术人员是显然的。因此，本发明的目的仅受限于下述的专利权利要求的范围，而不受限于这里提出的与实施例的解释和说明相关的特定细节。