反向導通功率半導體器件的制作方法

本發明涉及根據權利要求1的前序的反向導通功率半導體器件。

背景技術：

已知的功率半導體器件是集成柵極換流晶閘管(IGCT)，其包括在單個晶片內的一個或多個柵極換流晶閘管(GCT)單元。每個GCT單元由采用陰極金屬化層形式的陰極電極、n⁺摻雜的陰極層、p摻雜的基層、n^-摻雜的漂移層、n摻雜的緩沖層、p⁺摻雜的陽極層以及采用陽極金屬化層形式的陽極電極組成。GCT單元還包括與摻雜的基層接觸的采用柵極金屬化層形式的柵電極。為了使柵極金屬化層與陰極電極分開，將柵極金屬化層布置在布置有陰極電極的平面之下的平面內。IGCT在晶片的中心處、在晶片的周邊處或者在其之間的某處包括采用環形金屬區域形式的至少一個柵極接觸。柵極接觸區域與柵極金屬化層直接接觸從而使得柵極接觸區域與所有GCT單元的柵電極相互電連接和熱連接。

另一已知的功率半導體器件是反向導通集成換流晶閘管(RC-IGCT)，其包括在一個單獨晶片內的IGCT部分和單個內建續流二極管部分。續流二極管部分由一個單獨二極管組成，該單獨二極管包括被n^-摻雜的漂移層和n摻雜的緩沖層隔開的p摻雜陽極層和n⁺摻雜陰極層。該二極管被布置為以這樣的方式與IGCT部分鄰接以在晶片的最內側或者最外側區域內。在IGCT部分與續流二極管部分之間存在有n^-摻雜的隔離區域，其將在IGCT部分中的GCT單元的p摻雜基層與二極管的p摻雜陽極層分開。

在圖1和圖2中示出了已知為雙模柵極換流晶閘管(BGCT)的功率半導體器件。圖1示出了該器件的頂視圖并且圖2示出了該器件沿著圖1中的線c’-c而獲得的橫截面。BGCT與RC-IGCT相似并且在單個晶片1中包括多個相互電并聯的柵極換流晶閘管(GCT)單元2。在BGCT中的GCT單元2與在RC-IGCT中構建的GCT單元相同。在圖1和圖2所示的BGCT中，每個GCT單元2均由采用陰極金屬化層形式的三個陰極電極3、包括三個條形陰極部分4的n⁺摻雜的陰極層、p摻雜的基層5、n^-摻雜的漂移層6、n摻雜的緩沖層7、p⁺摻雜的陽極層8以及采用陽極金屬化層形式的陽極電極9組成。如同在IGCT中，GCT單元2還包括與摻雜基層5接觸的采用柵極金屬化層形式的柵電極10。將柵極金屬化層安排在安排有陰極電極3的平面之下的平面內，從而使得柵極金屬化層與陰極電極3分開。BGCT在晶片1的中心包括采用環形金屬區域形式的一個單獨柵極接觸11。柵極接觸11與柵極金屬化層直接接觸從而柵極接觸11與所有GCT單元2的柵電極10相互電連接和熱連接。

不同于RC-IGCT，BGCT不僅包括具有單獨二極管的單獨續流二極管部分而且包括布置在GCT單元2之間的多個二極管單元12。二極管單元相互電并聯并且電連接至GCT單元2，雖然具有相反的正向。每個二極管單元包括陽極電極17、p摻雜的陽極層13和n⁺摻雜的陰極層14以及陰極電極16，其中p摻雜的陽極層13和n⁺摻雜的陰極層14被n^-摻雜的漂移層6和n摻雜的緩沖層7分開。相鄰的GCT單元2和二極管單元12被多個隔離區域15分開。

圖3示出了在圖2中所示的BGCT的變形的橫截面，在其中在GCT單元22中處于二極管單元12的緊臨處的陰極部分4的各處被柵電極20包圍。這種情況下，隔離區域15與臨近的陰極部分4橫向分隔開比在圖2所示的實施例中更大的距離，因為要求更寬的基層以具有用于柵電極20的部分的足夠空間，其中柵電極20的部分各自布置在隔離區域15與相鄰陰極部分4之間。具有圖2中已經使用的附圖標記的圖3中的元件與在圖2中所示的器件的相應元件相同。

例如，BGCT在WO2012/041958A2中并且在由U.Vemulapati等人在Power Semiconductor Devices and ICs(ISPSD)中，2012年，第29至32頁的文章“The concept of Bi-mode Gate Commutated Thyristor-A new type of reverse conducting IGT”中公開。

經由標準RC-IGCT設計在相同晶片中該BGCT設計中的分布式二極管和IGCT單元的一個優點是更好的熱阻，因為由于分布式二極管單元12和IGCT單元2，熱量在晶片1中分布地更加均勻。例如當BGCT在IGCT模式工作時，熱量能夠容易地從GCT單元2擴散進入二極管單元12。在標準RC-IGCT中，改為溫度以更小的效率擴散進入到二極管區域，因為它集中在一個連續區域中。當器件在二極管模式下操作時，觀察到相同現象。

最大可控電流(MCC)和導通狀態電壓是以上所述的器件中的重要參數。期望實現最大可允許MCC和最小可允許導通狀態電壓以最小化器件中的損耗。此外，為了避免局部過熱，均一的導通和關斷是最關鍵的。

技術實現要素：

本發明的目的是提供反向導通功率半導體器件，與已知BGCT相比，其具有關于導通和關斷的均一性、最大可控電流以及導通狀態電壓的改善電性能。

通過根據權利要求1的反向導通功率半導體器件達到該目的。

利用本發明的反向導通功率半導體器件，與以上所述的BGCT設計相比，每單位面積的最大可控電流(MCC)能夠得以增大并且導通狀態電壓以及因此還使得導電損耗能夠得以降低。通過在相鄰二極管單元的緊鄰處分布的外部陰極層區域的特定設計，實現了MCC的改善。該導通狀態電壓降(導電損耗)的降低來自于改善的等離子體分布。在關斷期間能夠實現來自于柵電極的更均勻等離子體提取。這增大了用于動態雪崩誘導再觸發的電流限制，而同時該器件的硬驅動限制比此更高。此外在反向導通功率半導體中，二極管部分有助于來自于GCT單元的基層的等離子體抽取，其還提高了電流可控性。

本發明的進一步開發在從屬權利要求中指定。

在示范性實施例中，在混合部分中的每個柵極換流晶閘管單元中，兩個外部陰極層區域的每個的寬度是在那個柵極換流晶閘管單元中的這兩個外部陰極層區域之間的任何中間陰極層區域的寬度的20％至75％。在20％至75％的范圍內，MCC在寬溫度范圍中更高。利用高于20％的最低限的寬度，能夠實現低的導通狀態電壓。

在另一示范性實施例中，在混合部分中的每個柵極換流晶閘管單元中，兩個外部陰極層區域的每個的寬度是在那個柵極換流晶閘管單元中的這兩個外部陰極層區域之間的任何中間陰極層區域的寬度的20％至75％。在此實施例中，能夠將高的MCC與低的導通狀態電壓相結合。

在示范性實施例中，混合部分包括多個柵極換流晶閘管單元。

在示范性實施例中，在混合部分中二極管單元的數量相對于第一陰極層區域的數量的比值在從1∶3至1∶5的范圍內，示范性地為1∶3或者1∶4。

在示范性實施例中，每個第二陽極層與相鄰柵極換流晶閘管單元的基層之間的最小距離在20μm與150μm之間的范圍內，示范性地在50μm與100μm之間的范圍內。在此實施例中，在每個第二陽極層與相鄰基層之間的隔離區域足夠寬闊以為驅動所述GCT所需要的柵極電壓提供足夠的阻斷能力，即在GCT關斷期間確保柵極至陰極的阻斷能力，而用于最大總面積利用率，以及用于最大等離子體的范圍從GCT區域延伸到GCT操作模式中的二極管區域，并且反之亦然。

在示范性實施例中，在平行于第一主側面的平面之上的正交投影中，第二陽極層的每一個為具有沿著其縱軸的方向上的長度以及垂直于其縱軸的方向上的寬度的條形，每個第二陽極層的寬度小于其長度。利用這些特征，晶片區域能夠得到最有效的利用。示范性地，晶片在平行于第一主側面的平面之上的正交投影中具有圓形形狀，其定義晶片的中心以及從該晶片的中心延伸的多個徑向，并且第一陰極層區域和第二陽極層被布置為各自具有沿著徑向的一個所對準的它們的縱軸。示范性地，條形陰極層區域和第二陽極層設置在晶片的中心周圍的一個或多個同心環中。其中，示范性地，在每個環中，每個條形陰極層區域的長度與在此環中的任何其他條形陰極層的長度相同。

在示范性實施例中，本發明的反向導通功率半導體器件包括用于接觸多個柵極換流晶閘管單元的柵電極的公共柵極接觸，其中公共柵極接觸布置在第一主側面上。

在示范性實施例中，在混合部分的每一個柵極換流晶閘管單元中，兩個外部陰極層區域的寬度相同并且任何中間陰極層區域的寬度相同。

在示范性實施例中，每個第一陰極層區域的寬度在25μm至500μm之間的范圍內。

在示范性實施例中，在每個柵極換流晶閘管單元中，在平行于第一主側面的平面上的正交投影中，柵電極在此柵極換流晶閘管單元中的每對相鄰陰極層區域之間延伸，并且在垂直于那個陰極層區域的縱軸的方向上，通過與二極管單元相鄰的陰極層區域而與相鄰于那個柵極換流晶閘管單元的任何二極管單元分開。

附圖說明

下文將參照附圖對本發明的具體實施例進行解釋，在其中：

圖1示出了已知雙模柵極換流晶閘管(BGCT)的頂視圖；

圖2示出了已知BGCT沿著圖1中的線c’-c的橫截面；

圖3示出了已知BGCT的變形的沿著圖1中的線c’-c的橫截面；

圖4示出了根據本發明的實施例的反向導通功率半導體器件的頂視圖；

圖5示出了根據實施例的反向導通功率半導體器件沿著圖4中的線c’-c的橫截面。

在附圖標記列表中概括出了在附圖中所使用的附圖標記以及它們的含義。一般來說，在整個說明書中相同元件具有相同的附圖標記。所描述的實施例意在作為實例而不是限制本發明的范圍。

具體實施方式

在圖4和圖5中示出了根據本發明的反向導通功率半導體器件的實施例。圖4示出了反向導通功率半導體器件的頂視圖而圖5示出了其沿著圖4中的線c’-c的橫截面。

根據實施例的反向導通功率半導體器件包括半導體晶片(wafer)31，示范性地為硅晶片，具有第一主側面41和第二主側面42，第二主側面42布置為平行于第一主側面41。它包括多個柵極換流晶閘管(GCT)單元32和多個二極管單元312。每個GCT單元32按從第一主側面41到第二主側面42順序包括：第一陰極電極33、n⁺摻雜的第一陰極層34、p摻雜的基層35、p摻雜的第一陽極層38以及第一陽極電極39。p摻雜的基層35通過與p摻雜的基層35形成pn結的n^-摻雜的漂移層36和與p摻雜的第一陽極層38形成pn結的n摻雜的緩沖層37而與p摻雜的第一陽極層38分開。每個GCT單元32的第一陰極層34包括四個陰極層區域34a和34b，其通過基層35而相互分開。

此外，每個GCT單元32包括柵電極310，其橫向布置至第一陰極層34，并且其通過基層35而與第一陰極層34分開。在此專利的整個說明書中，術語“橫向”涉及橫向方向，其為平行于第一主側面41的方向。

漂移層36可以具有示范性地在n＝5.0×10¹¹cm^-3與n＝1.0×10¹⁴cm^-3之間、更示范性地小于的5×10¹³cm^-3的凈摻雜濃度。基層35以及第一陽極層38可以具有示范性地在p＝1×10¹⁶cm^-3與p＝1×10¹⁹cm^-3之間的凈摻雜濃度，并且第一陰極層34可以具有示范性地在n＝1×10¹⁸cm^-3與n＝1×10²¹cm^-3之間的凈摻雜濃度。示范性地，所有的陰極層區域34a和34b具有相同的凈摻雜濃度。同樣地，所有的第一陽極層38可以具有相同的凈摻雜濃度。其中緩沖層37向著第二主側面42具有增大的凈摻雜濃度，反之漂移層36典型地具有比緩沖層37低的恒定摻雜濃度。在整個此說明書中，層的凈摻雜濃度指代的是在對此層的摻雜分布進行描述的情況下的局部摻雜濃度。如果未描述摻雜分布，則層的凈摻雜濃度指代的是在此層中的最大凈摻雜濃度。

在本實施例中，基層35以及第一陽極層38示范性地在垂直于晶片31的第一和第二主側面41、42的方向上具有在1μm與250μm之間、示范性地在2μm與150μm或者在10μm與150μm之間的厚度。示范性地，所有的基層35具有相同的層厚。同樣地，所有的第一陽極層38可以具有相同的厚度。漂移層36在垂直于晶片31的第一和第二主側面41、42的方向上的厚度取決于器件的額定電壓。它示范性地對于3.3kV的器件在280μm與440μm之間或者對于4.5kV的器件在380μm與570μm之間。其中，在GCT單元32中的漂移層36的厚度是此GCT單元32的漂移層37與基層35之間的最小距離。

在平行于第一主側面41的平面之上的正交投影中，陰極層區域34a和34b的每一個為具有在沿著其縱軸的方向上的長度以及垂直于該縱軸的方向上的寬度w、w’的條形，每個陰極層區域34a、34b的寬度w、w’小于其長度。在整個說明書中條形意味著縱長形狀，在其中在縱向方向的長度比在垂直于縱向方向以及平行于晶片31的第一主側面41或第二主側面42的寬度方向上的條形區域的寬度更長。在整個此說明書中條形區域的寬度是在寬度方向上條形區域所具有的最大尺寸。

在平行于第一主側面41的平面之上的正交投影中，在每個GCT單元32中，在其相反側面上鄰接與其GCT單元32相鄰的兩個二極管單元312的兩個外部陰極層區域34b的每個的寬度w’小于在那個GCT單元32中在兩個外部陰極層區域34b之間的任何中間陰極層區域34b的寬度w。其中，鄰接相鄰二極管單元312的每個外部陰極層區域34b的寬度w’是在相同GCT單元32中的任何中間陰極層區域34a的寬度w的20％至75％，示范性地為40％至60％。每個條形陰極層區域34a和34b在垂直于其縱軸的方向上的橫向寬度w、w’示范性地在25μm與500μm之間。

在本實施例中，在每個GCT單元32中的柵電極310，在平行于第一主側面41的平面之上的正交投影中，在此GCT單元32中的每對相鄰陰極層區域34a、34b之間延伸，并且在垂直于那個外部陰極層區域34b的縱軸的方向上，通過與那個相鄰二極管單元312鄰接的外部陰極層區域34b而與相鄰于那個GCT單元32的任何二極管單元312分開。換句話說，柵電極310在每對陰極層區域34a、34b之間，而不在鄰接相鄰二極管單元312的外部陰極層區域34b和此相鄰二極管單元312之間延伸。

每個二極管單元312按從第一主側面41到第二主側面42順序包括：第二陽極電極317、p摻雜的第二陽極電極313、n⁺摻雜的第二陰極層314以及第二陰極電極316。第二陰極層314在第二主側面42上在橫向方向上與第一陽極層38交替布置，并且通過漂移層36和緩沖層37而與第二陽極層313分開。漂移層36與第二陽極層313形成pn結。在平行于第一主側面41的平面之上的正交投影中，每個第二陽極層313為具有在沿著其縱軸的方向上的長度以及垂直于該縱軸的方向上的寬度的條形，每個第二陽極層313的寬度小于其長度。

第二陽極層313可以具有示范性地在p＝1×10¹⁶cm^-3與p＝1×10¹⁹cm^-3之間的凈摻雜濃度，并且第二陰極層314可以具有示范性地在n＝1×10¹⁸cm^-3與n＝1×10²¹cm^-3之間的凈摻雜濃度。示范性地所有的第二陰極層314具有相同的凈摻雜濃度。同樣地所有的第二陽極層313可以具有相同的凈摻雜濃度。

每個GCT單元32的基層35分別通過由漂移層形成的n型隔離區域315而與相鄰第二陽極層313分開。在二極管單元312與相鄰GCT單元32之間的隔離區域315具有在20μm與150μm之間、示范性地在50μm與100μm之間的橫向寬度d(其為在第二陽極層313與相鄰GCT單元32的基層35之間的最小距離)。該隔離區域315的寬度d必須足夠大以避免阻塞關斷所需要的柵極電壓或者在阻塞期間的穿通現象。另一方面，橫向寬度應當足夠小以允許每個GCT單元32的電子空穴等離子體，其在GCT單元32導通狀態期間在漂移層36中形成，得以擴散進入到相鄰第二二極管單元312。可以在隔離區域315上形成鈍化層(未在圖中示出)。

在本實施例中，每個柵電極310在基層35上作為柵極金屬化層的部分形成，其中，與基層35相對的第一柵極金屬化層的表面定義第一平面。與陰極層區域34a、34b相對的第一陰極電極33的表面以及與第二陽極層313相對的第二陽極電極317的表面定義第二平面。換句話說，所有的第一陰極電極33和所有的第二陽極電極317被全部布置在相同平面內。其中，第一平面平行于第二平面并且在從第一主側面41至第二主側面42的方向上從第二平面偏移。利用金屬板、比如在標準緊壓封裝中的鉬盤，此臺面結構有利于接觸在第一主側面41上的第一陰極電極33和第二陽極電極317。

在本實施例中，在第一和第二主側面41、42的正交投影中，每個GCT單元32的第一陽極層38與相同GCT單元32的基層35對準以在每個GTC單元32中的這兩個層之間具有最大重疊，并且每個二極管單元312的第二陽極層313與相同二極管單元312的第二陰極層314對準以在每個二極管單元312中的這些兩個層之間具有最大重疊。

在示出了晶片31的第一主側面41的頂視圖的圖4中，能夠看到分別在GCT單元32的陰極層區域34a和34b的頂表面上所形成的第一陰極電極33以及在第二陽極層313的頂表面上所形成的第二陽極電極317所具有的形狀。每個第一陰極電極33包括四個條形電極部分，其對應于相應GCT單元32的四個條形陰極層區域34a和34b。第二陽極電極317為條形，對應于相應二極管單元312的第二陽極層313的條形形狀。

每個第一陰極電極33的條形電極部分以及條形的第二陽極電極317的縱向方向具有對準于徑向的其縱向方向，其中該徑向為從器件的中心延伸的方向并且平行于晶片31的第一主側面41的方向。其中，器件的中心是圓形晶片31的第一主側面41的中心。

在圖4中所示的實施例中，多個GCT單元32和多個二極管單元312分布在器件中心周圍的兩個同心環中。在每個環中，GCT單元32與二極管單元312交替布置。二極管單元312的第二陽極層313與GCT單元32的第一陰極層34在沿著同心環的橫向方向上交替布置，從而使得，在平行于第一主側面41的平面之上的正交投影中，每個GCT單元32的第一陰極層34布置在橫向方向上GCT單元32的相對側面上相鄰于GCT單元32的兩個二極管單元312所具有的一對第二陽極層313之間。因此，在圖4中第二陽極電極317與第一陰極電極33交替布置，其中如上所述該第一陰極電極33各自包括四個條形電極部分。在每個環中，在此環中的每個條形陰極層區域34a、34b的長度與在此環中的任何其他條形陰極層區域34a、34b的長度相同。

由于與二極管單元312交替布置的GCT單元32，在平行于第一主側面41的平面之上的正交投影中，布置每個二極管單元312從而使得一個第二陽極層313分布于在平行于第一主側面41的橫向方向上的兩個相鄰GCT單元32的第一陰極層34之間。

在圓形晶片10的第一主側面41上的中心區域中，分布有多個GCT單元32的所有柵電極310與其進行電連接的公共柵極接觸311。GCT單元32的柵電極310以及其之間的連接被實現為以上所述的柵極金屬化層。

由于二極管單元312與GCT單元32的相間布置，晶片31的全部硅區域被電利用和熱利用。

利用本發明的反向導通功率半導體器件，當與BGCT設計技術的最佳狀態相比較時，每單位面積的最大電流控制能力(MCC)的改善程度能夠高達27％并且在導電損耗上的提高能夠高達4.5％。由于位于二極管的緊鄰處的特定陰極部分設計，當與已有技術相比較時，實現了MCC的改善。導通狀態電壓降(導電損耗)的降低來自于在該創新技術中的等離子體分布的優化擴散。增大的MCC歸因于陰極區域布置的改善的均勻性，其在本發明中被設計為誘導出在整個導通期間來自于柵電極的均勻等離子體抽取。這提高了動態雪崩誘導再觸發的電流限制，而同時器件的硬驅動限制比此更高。此外在該創新技術中，二極管單元312有助于來自于GCT單元32中的基層35的等離子體的抽取，其還改善了電流可控性。

如以上所述，在相鄰二極管單元312的緊鄰處的兩個外部陰極層區域34b，相對于在這兩個外部陰極層區域34b之間的中間陰極層區域34a，應當具有在20％至75％范圍內的寬度。由于一旦此限制被超過在高溫下MCC的極速下降，此上限不應被超過。設置此下限以確保導通狀態電壓的下降不顯著。當在相鄰二極管單元312的最接近鄰接處的兩個外部陰極層區域34b的寬度w’相對于中間陰極層區域34b的寬度超過75％時，在MCC中的極速下降歸因于失效機制的變化。在本發明的反向導通功率半導體器件中，MCC由動態雪崩誘導再觸發限制，反之在已知BGCT中，其特征為在二極管單元的緊鄰處的較寬外部陰極層區域，提前失效歸因于違反了硬驅動限制。此硬驅動限制隨著溫度增大變得越低，反之用于雪崩誘導再觸發的此限制隨著溫度而增加。此外，本發明的反向導通功率半導體器件不能妥協于任何BGCT技術的電流狀態的優點，包括當器件在GCT模式下操作時進入到二極管單元的有效熱擴散以及當器件在二極管模式下操作時進入到GCT單元的有效擴散。

對于本領域技術人員明顯的是，在不脫離由所附權利要求所定義的本發明的思想的情況下以上所述的實施例的變形方式是可行的。

在以上所述的實施例中，反向導通功率半導體器件被描述為具有第一陰極層34，其各自包括四個條形陰極層區域34a、34b。然而，使用兩個以上(即三個或更多個)的任何其他數量的陰極層區域也是可行的，示范性地為三個至六個的條形陰極層區域34a、34b能夠包括在每個GCT單元32中。示范性地，在本發明的反向導通功率半導體器件中，二極管單元的數量相對于第一陰極層區域的數量的比值可以在從1∶3至1∶5的范圍內，示范性地為1∶3或者1∶4。

在以上所述的實施例中，GCT單元32與二極管單元312沿著整個環在每個同心環中交替布置，即GCT單元32在整個晶片區域上在橫向方向上與二極管單元312交替布置。然而，GCT單元不在整個晶片區域而僅在混合部分中與二極管單元312交替布置也是可行的，反之，晶片的剩余部分包括不與二極管單元312交替布置的GCT單元32。這種部分還被認為是引導部分。同樣地，晶片可以包括區域，在其中二極管單元被形成為在此部分不與GCT單元32交替布置。

在以上所述的實施例中，反向導通功率半導體器件被描述為具有圓形硅晶片31。然而，晶片31可以具有任何其他形狀，諸如矩形形狀或者可以由不同的半導體材料制備，諸如碳化硅或III族氮化物，例如(AlGaIn)N。

本發明的實施例被描述為在兩個同心環中具有非常特定的GCT單元32和二極管單元312的交替布置。然而可以采用其他布置。GCT單元32和二極管單元312被布置于其中的同心環的數量可以為其他任何環數量。并且在矩形晶片上的GCT單元32和二極管單元312的布置可以為條形第二陽極層313和條形陰極層區域34a、34b被布置為相互平行的布置。例如，這種布置將會示范性地用于矩形晶片形狀。

在以上實施例中，反向導通功率半導體器件被描述為具有緩沖層37。然而在變形實施例中，反向導通功率半導體器件不包括緩沖層37。在此變形實施例中，為了避免反向偏壓條件下的穿通現象，與以上所描述的具有緩沖層37的實施例相比較，漂移層36在垂直于晶片31的第一和第二主側面41、42的方向上的厚度將會增大為大約兩倍。

以上實施例被解釋為具有特定導電類型。在以上所述的實施例中的半導體層的導電類型可以轉換，從而使得被描述為p型層的所有層將成為n型層而被描述為n型層的所有層將成為p型層。例如，在變型實施例中，GCT單元32能夠包括：p摻雜的第一陰極層34、n摻雜的基層35、p摻雜的漂移層36和n摻雜的第一陽極層38。

以上實施例被描述為具有中心公共柵極接觸311。本發明不限于這種中心公共柵極接觸311。在晶片31的周邊或者在晶片31的周邊與中心之間某處的兩個環之間具有環形公共柵極接觸也是可行的，其能夠有利于使得柵電流脈沖的電流分布均勻化。

應當注意到，術語“包括”不排除其他元件或步驟并且不定冠詞“一”或“一個”不排除復數個。也可以組合利用結合不同實施例描述的元件。

附圖標記列表：

1 晶片

2 柵極換流晶閘管(GCT)單元

3 陰極電極

4 陰極部分

5 基層

6 漂移層

7 緩沖層

8 陽極層

9 陽極電極

10 柵電極

11 柵極接觸

12 二極管單元

13 陽極層

14 陰極層

15 隔離區域

16 陰極電極

17 陽極電極

18 柵電極

19 GCT單元

25 基層

31 半導體晶片

32 柵極換流晶閘管(GCT)單元

33 第一陰極電極

34 第一陰極層

34a 中間陰極層區域

34b 外部陰極層區域

35 基層

36 漂移層

37 緩沖層

38 第一陽極層

39 第一陽極電極

310 柵電極

311 公共柵極接觸

312 二極管單元

313 第二陽極層

314 第二陰極層

315 隔離區域

316 第二陰極電極

317 第二陽極電極

41 第一主側面

42 第二主側面

W 寬度

W’ 寬度

d 距離。