Optimierung der elektrischen Eigenschaften von lateralen ...
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Kapitel 3 Laterale Superjunction‐Leistungstransistoren<br />
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Die Herausfor<strong>der</strong>ung bei <strong>der</strong> Anwendung des Kompensationsprinzips auf laterale<br />
Bulk‐Leistungsbauelemente liegt in <strong>der</strong> Unterdrückung des sogenannten substrat‐<br />
gestützten Ausräumungseffekts [NHS04], dessen Erscheinung beträchtlichen<br />
Einfluss auf die Durchbruchspannung des Bauelementes hat. Die folgende<br />
Abbildung (Abb. 3.20) veranschaulicht anhand eines Bulk‐SJ‐LDMOS, wie dieser<br />
Substrateffekt zum Tragen kommt: Wenn die p‐ und n‐Streifen vollständig ausge‐<br />
räumt sind, führt eine weitere Erhöhung <strong>der</strong> Sperrspannung zu einer tieferen Aus‐<br />
dehnung <strong>der</strong> Raumladungszone ins Substrat und in die eventuell noch verbleiben‐<br />
den Driftstrecke; vertikale (Ey) und laterale (Ex) Feldstärke steigen und überlagern<br />
sich. Zum Erreichen maximaler Durchbruchspannung bei unverän<strong>der</strong>tem Durch‐<br />
lasswi<strong>der</strong>stand soll <strong>der</strong> Anstieg <strong>von</strong> <strong>lateralen</strong> (∆Ex) und vertikalen (∆Ey) Feldkompo‐<br />
nenten räumlich gleichmäßig erfolgen. Das trifft für die laterale Feldkomponente zu,<br />
die entlang <strong>der</strong> Driftzonenlänge LD konstant bleibt, da ∆Ex ≈ ∆UDS/LD gilt. Die<br />
Än<strong>der</strong>ung <strong>der</strong> vertikalen Feldkomponente ∆Ey jedoch ist aufgrund des erwähnten<br />
keilförmigen Raumladungsverlaufs auf <strong>der</strong> Drainseite höher als auf <strong>der</strong> Sourceseite.<br />
Das Vorhandensein des Substrats macht damit das Kompensationsprinzip weniger<br />
wirksam. Dieser substratgestützte Ausräumungseffekt soll daher möglichst mini‐<br />
miert werden.<br />
Source Gate Drain<br />
p + n + n +<br />
p-Basis<br />
E y<br />
E x<br />
p<br />
n<br />
Grenze <strong>der</strong><br />
Raumladungszone<br />
p-Substrat<br />
Bulk<br />
Abbildung 3.20: Substratgestützter Ausräumungseffekt in einem Bulk‐SJ‐LDMOS.<br />
L D