Optimierung der elektrischen Eigenschaften von lateralen ...

Kapitel 4 Statisches Verhalten von SJ‐LDMOS‐Transistoren 93
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Im Herstellungsprozess aber sind Schwankungen in den Dotierungen unvermeidbar.
Für den Kompensationsgrad lässt sich folgende Definition angegeben [SBD99]:
max
N i N i − N i : = (4.29)
max
% N i
max max
mit i = A, D. Hierbei ist ( N A , N D ) ein Zahlenpaar, für welches die
max
Durchbruchspannung den maximalen Wert annimmt. Zum Beispiel liegt N A für
beide SJ‐Strukturen mit konstantem ND = 3∙10 15 cm ‐3 bei etwa 1,2∙10 16 cm ‐3 .
Abb. 4.24 und Abb. 4.25 zeigen die Durchbruchspannung und den spezifischen
Durchlasswiderstand von beiden SJ‐Strukturen bei verschiedenen Kompensations‐
graden in der Driftzone, ∆ND, bzw. in den Säulen, ∆NA. Offensichtlich führt ein Unter‐
schreiten der optimalen Dotierungskonzentrationen in den Säulen zu einer viel
drastischeren Reduktion der Durchbruchspannung als wenn die Säulen zu stark do‐
tiert sind; das bedeutet, die Sensitivität der Durchbruchspannung ist für positive
Werte von ∆NA (∆NA > 0) wesentlich schwächer als für negative Werte von ∆NA (∆NA <
0). Bei gestörtem Ladungsausgleich in der n‐Driftzone, ∆ND, tritt der umgekehrte Ef‐
fekt ein mit der Ausnahme, dass ein Ladungsdefizit von bis zu 8% (−8 ≤ ∆ND < 0) die
Durchbruchspannung geringfügig erhöht. Dies liegt daran, dass das optimale Design
für die untersuchten SJ‐Bauelemente bisher durch Einstellung der Säulendotierung
NA bei festgehaltenem Driftzonendotierung ND erreicht ist. Wenn man nun NA festhält
max
und ND variiert, muss ein optimales N D existieren, für das die maximale
Durchbruchspannung erreicht wird, wie oben schon erwähnt. Die
Durchbruchspannung verhält sich also bei einem Vorzeichenwechsel des Kompen‐
sationsgrades unsymmetrisch. Wird dennoch ein Vergleich zwischen beiden SJ‐
Designs angestellt, so ist festzustellen, dass jedenfalls die Blockierfähigkeit der
gleichförmigen SJ empfindlicher gegen Kompensationsabweichungen reagiert als
diejenige der ungleichförmigen SJ. Aus Abb. 4.25 geht darüber hinaus hervor, dass
mit zunehmenden ∆NA der spezifische Durchlasswiderstand steigt, mit
zunehmenden ∆ND hingegen sinkt. Die Zunahme von ∆ND ist gleichbedeutend mit
einer Anhebung von ND und bewirkt deswegen einen Abfall vom spezifischen
Durchlasswiderstand. Im Gegensatz dazu reduziert eine Zunahme von ∆NA die
Durchtrittsfläche für Elektronen, so dass der spezifische Durchlasswiderstand
wächst, trotzdem ändert sich der spezifische Durchlasswiderstand nur wenig mit
zunehmenden ∆NA.
Wenn man bedenkt, dass der drainnahe pn‐Übergang zwischen dem Substrat und
der Driftzone bei einer höheren Sperrspannung durchbricht als in den anderen
Teilen des Bauelementes, so ist das beobachtete unsymmetrische Verhalten der
Durchbruchspannung auf die Verlagerung des Avalanchedurchbruchs von der
drainnahen Grenzfläche zwischen dem Substrat und der Driftzone entweder an den