Optimierung der elektrischen Eigenschaften von lateralen ...

104 Kapitel 4 Statisches Verhalten von SJ‐LDMOS‐Transistoren
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Dadurch, dass das optimale Design der gleichförmige SJ während des Durchbruch‐
eintritts bereits eine hohe Oberflächenfeldstärke nahe dem Sourcebereich bedingt,
kann ein positiver Wert von ∆ND oder ein negativer Wert von ∆NA, der eine Verschie‐
bung des Durchbruchs in Richtung Source bewirkt, die Durchbruchspannung der
gleichförmigen SJ stärker verringern als bei der ungleichförmigen SJ, deren Feld‐
stärke im Sourcebereich relativ klein ist. Analog dazu bewirkt ein negativer Wert von
∆ND oder ein positiver Wert von ∆NA eine Verschiebung des Durchbruchs in Richtung
Drain. Nun ist aber die Feldstärke im Drainbereich der beiden SJ‐Strukturen ver‐
gleichbar klein, daher führt der Durchbrucheffekt in Richtung Drain zu einem nicht
so steilen Abfall der Durchbruchspannung. Aus diesem Grund tendiert die gleich‐
förmige SJ bei Abweichungen von der optimalen Kompensationsbedingung leicht zu
dem beobachteten unsymmetrischen Durchbrucheffekt, während die ungleichför‐
mige SJ das Feld gleichmäßiger verteilt und dadurch den substratgestützten Aus‐
räumungseffekt unterdrückt.
4.6 Auswirkung hexagonaler Säulenanordnungen
Bisher wurde bei der Säulengestaltung von einer rechteckförmigen Anordnung aus‐
gegangen. Die Säulenstruktur lässt sich jedoch auch noch mit einer hexagonalen An‐
ordnung realisieren, wie in Abb. 4.35 veranschaulicht. Um nur den Einfluss des Lay‐
outs zu ermitteln, werden die Abmessungen und Dotierungen der Kompensations‐
struktur unverändert gehalten.
Die Simulationsberechnungen ergeben, dass sich die hexagonale Säulenanordnung
geringfügig auf die bisher erzielte Durchbruchspannung auswirkt (U(BR)DSS = 637 V
für gleichförmige SJ und U(BR)DSS = 634,7 V für ungleichförmige SJ), wohl aber auf den
spezifischen Durchlasswiderstand (RDS(on)⋅A = 10,39 Ω⋅mm 2 für gleichförmige SJ und
RDS(on)⋅A = 10,94 Ω⋅mm 2 für ungleichförmige SJ). Dies deutet auf eine Reduzierung der
effektiven Querschnittsfläche hin, wodurch die Ladungsträger stärker behindert
werden. Simuliertes Durchlass‐ und Durchbruchverhalten für beide SJ‐Strukturen
mit hexagonaler Säulenanordnung zeigen Abb. 4.36 bis 4.38, welche zu erkennen
geben, dass die Stromflusslinien im Zickzack von Drain nach Source laufen und dass
zwischen rechteckiger und hexagonaler Säulenanordnung grundsätzlich kein großer
Unterschied hinsichtlich charakteristischer Merkmale der Potentiallinien, der Feld‐
stärkeverteilung und der Verteilung der Stoßionisationsrate beim Durchbruch be‐
steht. In Abb. 4.39 und Abb. 4.40 sind die Sensitivitäten auf nichtideale Dotierung für
beide SJ‐Strukturen mit hexagonaler Säulenanordnung dargestellt. Die Schwankun‐
gen der Durchbruchspannung liegen ungefähr innerhalb gleicher Grenzen wie bei
der orthogonalen Säulenanordnung. Im Gegensatz dazu weist jedoch die hexagonale
Säulenanordnung einen höheren spezifischen Durchlasswiderstand auf. Aus der
hexagonalen Ausführungsform kann man somit im Hinblick auf statische Eigen‐
schaften keinen Vorteil ziehen.