Optimierung der elektrischen Eigenschaften von lateralen ...

Kapitel 3 Laterale Superjunction‐Leistungstransistoren
45
_________________________________________________________________________________________________________________
3.3.3 Superjunction‐LDMOS‐Transistor
Die in Abb. 3.13 skizzierte Transistorzelle eines Superjunction‐LDMOS (SJ‐LDMOS)
[]PUR03][AS02][UPM98] hat prinzipiell die ähnliche Bauform wie ein
konventioneller RESURF‐LDMOS, jedoch wird seine Driftzone durch abwechselnd
geschichtete, stark dotierte p‐ und n‐Streifen ersetzt und durch eine vergrabene
Isolationsschicht aus Siliziumoxid (SiO2) vom Substrat getrennt. Im Durchlass‐
zustand führt allein der n‐Streifen den Stromfluss. Die p‐Streifen dienen dazu, im
Sperrzustand das Ausräumen von frei beweglichen Ladungsträgern aus dem n‐
Streifen zu unterstützen. Für hohe Ströme sind viele Zellenstrukturen nebeneinander
auf einem gemeinsamen Substrat anzuordnen. Um eine maximale
Durchbruchspannung trotz hoher Dotierkonzentration der jeweiligen n‐ und p‐
Streifen zu erzielen, sollten sich die Ladungen in den beiden Streifen möglichst
genau kompensieren, und zwar dermaßen, dass im Sperrfall die beiden Streifen
bereits bei relativ geringen Sperrspannungen (typisch < 50 V) vollständig an frei
beweglichen Ladungsträgern verarmen. Das gewährleistet eine flache elektrische
Feldverteilung über die gesamte Driftstrecke und damit die Unabhängigkeit der
Durchbruchspannung von der Dotierkonzentration.
Da sich das Dotierniveau des n‐Streifens unabhängig von der Durchbruchspannung
hoch halten lässt, weist der SJ‐LDMOS gegenüber dem konventionellen RESURF‐
LDMOS einen entsprechend niedrigeren Durchlasswiderstand auf. Diese ladungs‐
ausgleichende Wirkung der jeweiligen p‐ und n‐Streifen ist unter dem Begriff
Kompensationsprinzip [DMS98][Fuj97][Fuj98] bekannt.
Abbildung 3.13: Prinzipielle Bauform und Zellenstruktur eines SJ‐LDMOS‐Transis‐
tors.