Optimierung der elektrischen Eigenschaften von lateralen ...

80 Kapitel 4 Statisches Verhalten von SJ‐LDMOS‐Transistoren
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Abb. 4.13 zeigt anhand der Konturdiagramme die Simulationsergebnisse des gleich‐
förmigen SJ‐LDMOS‐Transistors zu Beginn des Avalanchedurchbruches. Dargestellt
sind die elektrische Potentialverteilung, der absolute Betrag der elektrischen Feld‐
stärke, der Verlauf der Stoßionisationsrate in der Raumladungszone und die Raum‐
ladungsverteilung.
Die Spannung fällt dabei ungleichmäßig am Transistor ab, wodurch es an Orten
großer Potentialschwankungen, z.B. am gekrümmten p + n‐Übergang Basis‐
Driftzonen, zu hohen Feldstärken kommt. Die Potentiallinien liegen am dichtesten
im Bereich der Grenzfläche zwischen der Driftzone und dem Substrat unter dem
Drain. An dieser Substratgrenzfläche hat die vertikale Feldkomponente ihr
Maximum, sie wird aber von dort aus entlang der Grenzfläche bis zur Source immer
schwächer, weil die Spannung mit zunehmender Entfernung zum Drain abnimmt.
Dementsprechend greift die Raumladungszone in Richtung Drain hin immer tiefer in
das Substrat hinein und erzeugt damit einen keilförmigen Verlauf. Die Raumladung
im Substrat, die durch die Eindringtiefe der Raumladungszone bestimmt ist, steigt
auch in Richtung Drain hin an.
Die simulierte Potential‐ und Feldverteilung, der Verlauf der Stoßionisationsrate in
der Raumladungszone sowie die Ausdehnung der Raumladungszone beim Avalan‐
chedurchbruch des ungleichförmigen SJ‐LDMOS‐Transistors sind aus Abb. 4.14 zu
entnehmen. Gebiete mit hoher Feldstärke entstehen sowohl an den Säule‐Driftzonen‐
Übergängen als auch an der Grenzfläche zwischen dem Substrat und der Driftzone.
Allerdings sind die Potentiallinien nach wie vor an der Substratgrenzfläche am
engsten zusammengedrängt. Verglichen mit der gleichförmigen SJ greift die Raum‐
ladungszone der ungleichförmigen SJ aufgrund der Ungleichförmigkeit der Säulen‐
struktur weniger tief in das Substrat hinein. Das heißt, der ungleichförmige SJ‐
LDMOS‐Transistor bietet eine Milderung des substratgestützten Ausräumungsef‐
fekts.