Dismiss
InnovationQ will be updated on Sunday, Oct. 22, from 10am ET - noon. You may experience brief service interruptions during that time.
Browse Prior Art Database

Erniedrigung der lateralen und vertikalen Welligkeit des elektrischen Felds in Kompensationsbauelementen durch Lithiumdrift in der Raumladungszone

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017805D
Original Publication Date: 2001-Oct-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 2 page(s) / 264K

Publishing Venue

Siemens

Related People

Dr. Hans Joachim Schulze: AUTHOR [+4]

Abstract

Ein wichtiges Ziel bei der Entwicklung neuer Leis- tungshalbleiter-Bauelemente ist es, bestimmte Sperr- spannungsfestigkeiten bei gleichzeitig möglichst geringen Durchlassverlusten zu gewährleisten. In Kompensationsbauelementen [siehe Coe, US Patent 4,754,310, (1988); Chen, US Patent 5,216,275, (1993); Tihanyi, US Patent 5,438,215, (1995); De- boy, DE 198 40 032 C 1, (1999)] wird dies durch das Prinzip der Ladungsträgerkompensation erreicht, d.h. die spannungsaufnehmende Driftzone besteht aus einer in bestimmter Weise realisierten, alternierenden Folge entgegengesetzt dotierter Gebiete (siehe Abbil- dung 1). Wenn am Bauelement Sperrspannung an- liegt, bildet sich eine Raumladungszone zwischen den p- und n-Gebieten, die sich bei ausreichend hohen Spannungen über die gesamte Driftzone erstreckt. Das elektrische Feld besitzt somit zusätzlich zu einer vertikalen Komponente, die von Drain nach Source gerichtet ist, eine laterale Komponente, die sich vom n-Gebiet in das p-Gebiet erstreckt. Damit sind für die Driftzone Dotierungskonzentrationen möglich, die weit über denjenigen in Bauelementen herkömmli- cher Technologie liegen. In der Driftzone wird je- doch eine deutlich verbesserte elektrische Leitfähig- keit erzielt, womit die statischen Durchlassverluste wesentlich reduziert werden können [Lorenz et al., ISPSD'99, pp. 3-10, Toronto/CA, 1999]. Im bisheri- gen Design kommt es aufgrund des lateralen pn-Übergangs zu einer starken Welligkeit des E-Felds in lateraler Richtung, welche die maximale Sperrfähigkeit vermindert. Dieses Problem könnte dadurch behoben werden, dass die Abfolgedichte der p- und n-Gebiete erhöht würde, was aber technolo- gisch nur sehr schwer zu realisieren wäre. Zusätzlich kann auch in vertikaler Richtung aufgrund technolo- gischer Einschränkungen (Herstellung mittels mehre- rer Epitaxieschichten, in die jeweils die p-Dotierung implantiert wird) eine starke Welligkeit der p- Dotierung vorliegen, die auch in dieser Richtung zu einer Welligkeit des E-Felds führt, die man gerne reduzieren würde, um die Sperrfähigkeit zu verbes- sern. Aufgrund technologischer Beschränkungen zur Erzeugung der gewünschten Dotierprofile konnte dieses Problem bisher nicht behoben werden. Um die Welligkeit des E-Felds zu verringern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, Lithiumionen in die

This text was extracted from an ASCII text file.
This is the abbreviated version, containing approximately 45% of the total text.

Bauelemente

Erniedrigung der lateralen undvertikalen Welligkeit des elektri-schen Felds in Kompensationsbau-elementen durch Lithiumdrift inder Raumladungszone

Idee: Dr. Hans Joachim Schulze, Ottobrunn;

Dr. Franz-Josef Niedernostheide, Münster;Markus Schmitt, München;Dr. Frank Pfirsch, München

Ein wichtiges Ziel bei der Entwicklung neuer Leis-tungshalbleiter-Bauelemente ist es, bestimmte Sperr-spannungsfestigkeiten bei gleichzeitig möglichstgeringen� Durchlassverlusten� zu gewährleisten. InKompensationsbauelementen [siehe Coe, US Patent4,754,310, (1988); Chen, US Patent 5,216,275,(1993); Tihanyi, US Patent 5,438,215, (1995); De-boy, DE 198 40 032 C 1, (1999)] wird dies durch dasPrinzip der Ladungsträgerkompensation erreicht, d.h.die� spannungsaufnehmende � Driftzone besteht auseiner in bestimmter Weise realisierten, alternierendenFolge entgegengesetzt dotierter Gebiete (siehe Abbil-dung 1). Wenn� am� Bauelement� Sperrspannung� an-liegt, bildet sich eine Raumladungszone zwischen denp- und n-Gebieten,� die� sich� bei� ausreichend� hohenSpannungen� über� die� gesamte Driftzone erstreckt.Das elektrische Feld besitzt somit zusätzlich zu einervertikalen Komponente, die von Drain nach Sourcegerichtet ist, eine laterale Komponente, die sich vomn-Gebiet in das p-Gebiet erstreckt. Damit sind für dieDriftzone Dotierungskonzentrationen� möglich,� dieweit� über� denjenigen� in Bauelementen herkömmli-cher� Technologie� liegen.� In� der� Driftzone� wird� je-doch eine deutlich verbesserte elektrische Leitfähig-keit� erzielt,� womit� die statischen Durchlassverlustewesentlich reduziert werden können [Lorenz et al.,ISPSD'99, pp. 3-10, Toronto/CA, 1999]. Im bisheri-gen Design kommt es aufgrund des lateralenpn-Übergangs zu einer starken Welligkeit desE-Felds in lateraler Richtung, welche die maximaleSperrfähigkeit� vermindert.� Dieses� Problem könntedadurch behoben werden, dass die Abfolgedichte derp- und n-Gebiete erhöht würde, was aber technolo-gisch nur sehr schwer zu realisieren wäre. Zusätzlichkann auch in vertikaler Richtung aufgrund technolo-gischer Einschränkungen (Herstellung mittels mehre-rer Epitaxieschichten, in die jeweils die p-Dotierungimplantiert wird) eine starke Welligkeit der p-Dotierung vorliegen, die auch in dieser Richtung zueiner� Welligkeit� des� E-Felds� führt,� die� man gernereduzieren würde, um die Sperrfähigkeit zu verbes-sern. Aufgrund technologischer Beschränkungen zurErzeugung� der� gewünschten� Dotierprofile konntedieses Problem bisher nicht behoben werden.

Um die Welligkeit des E-Felds zu verringern, wirderfindungsgemäß vorgeschlagen, Lithiumionen in die

7

Bauelemente

n-Driftzone� einzubringen.� Dies� kann� mittels mas-kierter� Implantation� oder� Diffusion� geschehen.� DieKonzentration der Ionen sollte so weit unter der Do-tierungkonzentration des n-Gebiets liegen, dass diesenicht wesentlich verändert wird. Anschließend wirdan das Bauelement gerade eine solche Sperrspannungangelegt, dass sich über...