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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

Publishing Venue

Siemens

Related People

Authors:
Dr. Hans Joachim Schulze Dr. Franz-Josef Niedernostheide Markus Schmitt Dr. Frank Pfirsch [+details]

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