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Hyperjunction-MOSFET

IP.com Disclosure Number: IPCOM000128867D
Published in the IP.com Journal: Volume 5 Issue 10A (2005-10-25)
Included in the Prior Art Database: 2005-Oct-25
Document File: 6 page(s) / 3M

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Es ist bekannt, dass die kompensierten oder „Superjunction“-MOSFETs (MOSFET, Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) deutlich besser und niederohmiger sind als die herkoemmlichen Bauelemente. Im Folgenden wird eine weitere Struktur vorgestellt. Durch Einfuehrung einer zusaetzlichen horizontalen Kompensationsstruktur koennen noch bessere On-Widerstandswerte erreicht werden, als die der bereits bekannten Superjunction-Loesung. Diese weitere Struktur wird nachfolgend „Hyperjunction“ genannt. Es handelt sich um eine Kombination zwischen der Superjunction-Loesung und der Oppermannischen p+ -Knoedelstruktur. Hierbei gibt es eine p-n-p-n-Schichtstruktur, bei der die Gesamtmenge der n- und p-Dotierungen nicht gleich ist. Stattdessen gibt es mehr n- als p-Dotierungen (d.h. leichte Unterkompensation). Des Weiteren ist eine derartige Struktur auch mit umgekehrten Polaritaeten moeglich. Das Prinzip der als Hyperjunction bezeichneten Struktur ist in Abbildung 1 dargestellt. Zunaechst wird bei Erhoehung der angelegten Sperrspannung die p-Dotierung ausgeraeumt, und zwar bevor die Durchbruchspannung erreicht ist. Dadurch werden die p+ -Streifen (oder Knoedel) auf floatendes Potential gelegt (siehe Abbildung 2). Die weitere Erhoehung der Sperrspannung bewirkt, dass in dem FET zunaechst die erste n- -Schicht unter der Source-Zone ausgeraeumt wird (siehe in Abbildung 3 dargestelltes Ausfuehrungsbeispiel). Erreicht dann die RLZ (Raumladungszone) die erste p+ -Zone, so bleiben die ersten p+ -Gebiete auf einem fixen Potential und die RLZ kann sich in der zweiten n- -Schicht neu ausbilden (Oppermann-Effekt).

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S

Hyperjunction-MOSFET

Idee: Dr. Jenoe Tihanyi, DE-Muenchen

Es ist bekannt, dass die kompensierten oder "Superjunction"-MOSFETs (MOSFET, Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) deutlich besser und niederohmiger sind als die herkoemmlichen Bauelemente.

Im Folgenden wird eine weitere Struktur vorgestellt. Durch Einfuehrung einer zusaetzlichen horizontalen Kompensationsstruktur koennen noch bessere On-Widerstandswerte erreicht werden, als die der bereits bekannten Superjunction-Loesung. Diese weitere Struktur wird nachfolgend "Hyperjunction" genannt. Es handelt sich um eine Kombination zwischen der Superjunction-Loesung und der Oppermannischen p+ -Knoedelstruktur. Hierbei gibt es eine p-n-p-n-Schichtstruktur, bei der die Gesamtmenge der n- und p-Dotierungen nicht gleich ist. Stattdessen gibt es mehr n- als p- Dotierungen (d.h. leichte Unterkompensation). Des Weiteren ist eine derartige Struktur auch mit umgekehrten Polaritaeten moeglich. Das Prinzip der als Hyperjunction bezeichneten Struktur ist in Abbildung 1 dargestellt.

Zunaechst wird bei Erhoehung der angelegten Sperrspannung die p-Dotierung ausgeraeumt, und zwar bevor die Durchbruchspannung erreicht ist. Dadurch werden die p+ -Streifen (oder Knoedel) auf floatendes Potential gelegt (siehe Abbildung 2). Die weitere Erhoehung der Sperrspannung bewirkt, dass in dem FET zunaechst die erste n- -Schicht unter der Source-Zone ausgeraeumt wird (siehe in Abbildung 3 dargestelltes Ausfuehrungsbeispiel). Erreicht dann die RLZ (Raumladungszone) die erste p+ -Zone, so bleiben die ersten p+ -Gebiete auf einem fixen Potential und die RLZ kann sich in der zweiten n- -Schicht neu ausbilden (Oppermann-Effekt).

Das vorgestellte Prinzip kann beispielsweise durch Simulation optimiert werden. Die Randgestaltung kann als Feldplattenran...