Optimierung der elektrischen Eigenschaften von lateralen ...

94 Kapitel 4 Statisches Verhalten von SJ‐LDMOS‐Transistoren
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p‐Basis‐n‐Driftzonen‐Übergang oder an einen der p‐Säule‐n‐Driftzonen‐Übergänge
zurückzuführen. Abb. 4.26 bis 4.29 erlauben einen Vergleich des elektrischen Feld‐
profils entlang verschiedener Schnittlinien für drei unterschiedliche Kompensations‐
grade. Die Erhöhung von ∆NA auf +10% oder die Senkung von ∆ND auf −10% bewirkt
die Unterdrückung der elektrischen Feldspitze am lateralen p + n‐Übergang, so dass
sich das oberflächennahe elektrische Feldprofil auf die Drainseite neigt, in diesem
Bereich kommt dann der Durchbruch zustande. Im Gegensatz dazu verschiebt der
Ladungsmangel in den Säulen ∆NA = −10% oder die übermäßige Driftzonendotierung
∆ND = +10% die elektrische Oberflächenfeldspitze auf die Sourceseite und damit den
Durchbruch in das Sourcegebiet. Abb. 4.30 veranschaulicht den genauen Durch‐
bruchort der Bauelemente in Abhängigkeit von den Kompensationsgraden. Wie man
sieht, liegt der Durchbruchort der gleichförmigen SJ bei ∆NA = −10% bzw. ∆ND = +10%
am Basis‐Driftzonen‐Übergang (p + n‐Übergang), bei ∆NA = +10% bzw. ∆ND = −10% am
Säule‐Driftzonen‐Übergang neben der n + ‐Drain. Für die ungleichförmige SJ trifft das
Gleiche nur zu, wenn ∆NA = −10% bzw. ∆ND = +10% gilt. Bei ∆ND = −10% bricht die
ungleichförmige SJ am n + n‐Übergang durch, während sich der Durchbruchort bei
∆NA = +10% immer noch am Substrat‐Driftzonen‐Übergang befindet. Der Durchbruch
passiert am n + n‐Übergang, zumal die Driftzone der ungleichförmigen SJ mit ∆ND =
−10% einen relativ hohen Ohmschen Widerstand aufweist und folglich lange vor
Einsetzen des Durchbruchs am vertikalen Substrat‐Driftzonen‐Übergang von
beweglichen Ladungsträgern frei ist. Wie erwartet tritt der elektrische Durchbruch
am gekrümmten Basis‐Driftzonen‐Übergang bei einer geringeren Sperrspannung auf
als am Säule‐Driftzonen‐Übergang, dessen Durchbruchspannung wiederum kleiner
ist als diejenige des Substrat‐Driftzonen‐Überganges. Deswegen ist die Durchbruch‐
spannung stark vom Vorzeichen des Kompensationsgrades abhängig.
Anhand von 3D‐Konturdiagrammen nach den Abbildungen 4.31 bis 4.34 lässt sich
die Feldstärkeverteilung nahe der Oberfläche gut veranschaulichen. Die Abbildun‐
gen sind aus Symmetriegründen des Bauelements nur auf eine Halbzelle beschränkt.
Zu erkennen ist zunächst die Welligkeit der Feldstärke, welche das zugrunde
liegende Dotierprofil wiedergibt. Bei der maximalen Durchbruchspannung (∆NA =
∆ND = 0%) stellt sich für beide SJ‐Strukturen eine recht gleichmäßige Feldstärkever‐
teilung im mittleren Bereich der Driftzone ein, im Source‐ und Drainbereich dagegen
besteht ein wesentlicher Unterschied zwischen beiden SJ‐Strukturen. Bei der gleich‐
förmigen SJ liegt am sourcenahen Säulen‐Driftzonen‐Übergang eine weitaus höhere
Oberflächenfeldspitze als die übrigen Feldspitzen, ansonsten bleibt der Feldstärke‐
verlauf von der mittleren Driftzone bis zum Drainbereich ziemlich gleichmäßig. Bei
der ungleichförmigen SJ sind die Feldspitzen im mittleren Bereich der Driftzone
etwas größer als im Source‐ und Drainbereich. Die Feldverteilung der gleichförmigen
SJ ist also etwas unsymmetrischer verglichen mit der ungleichförmigen SJ.