Optimierung der elektrischen Eigenschaften von lateralen ...

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