Optimierung der elektrischen Eigenschaften von lateralen ...

Kapitel 1 Einleitung
3
_________________________________________________________________________________________________________________
len die neuentwickelten 600V‐Superjunction‐Bauelemente in Schaltnetzteilen bzw.
DC/DC‐Konvertern werden, wo eine hohe Stromergiebigkeit mit gleichzeitig gerin‐
gen Schaltverlusten gefordert ist. Die untersuchten Fragestellungen umfassen den
optimalen Entwurf einer neuartigen lateralen Kompensationsstruktur, sowohl inner‐
halb der technischen Herstellungsmöglichkeiten als auch unter Berücksichtigung von
physikalischen Beschränkungen wie z.B. die Auswirkungen der Substratausräu‐
mung auf die elektrischen Eigenschaften der Transistoren, sowie deren Charakteri‐
sierung und Optimierung mit Hilfe von physikalischer Bauelementemodellierung
und numerischer Simulation in drei Raumdimensionen.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich zunächst mit der Zusammenstellung von
wichtigen elektrophysikalischen Vorgängen, die für die Funktion von Leistungshalb‐
leitern von Bedeutung sind, und der Ansätze zur Modellierung und Simulation der
Bauelemente (Kapitel 2). Die neuartige Kompensationsstruktur des untersuchten
Leistungstransistors wird im 3. Kapitel vorgestellt. Dort wird auch ein Überblick
über typische integrierfähige Leistungsbauelemente zusammen mit deren zugrunde
liegenden Bauelementekonzepten und theoretisch hergeleiteten Silizium‐Limiten ge‐
geben. Kapitel 4 befasst sich mit numerischen Untersuchungen des vorgestellten
Superjunction‐Bauelements im Durchlass‐ und Sperrbetrieb. Dabei werden
physikalische und geometrische Einflussfaktoren berücksichtigt. Den Inhalt des 5.
Kapitels bilden transiente Vorgänge im Bauelement und das Schaltverhalten unter
verschiedenen dynamischen Betriebsbedingungen. Die Untersuchung des
Bauelementeverhaltens und die Entwurfsoptimierung erfolgen mittels numerischer
Bauelementesimulationen mit dem Softwarepaket ISE‐TCAD der Firma ISE AG
[NN01].