Bauelemente
Herstellungsverfahren
für einKompensationsbauelement / Ver-fahren zur definierten Ladungs-trennung
bei doppelt dotierter Aus-gangsepischicht
Idee: Dr.
Hans Weber, A–Villach
Die
nachfolgenden Ausführungen beziehen sich aufeinen� vertikalen� n-Kanal-Leistungstransistor
gemäßdem Kompensationskonzept (CoolMOS TM ). Dieunten dargestellte Idee ist in
analoger Weise jedochauch auf alle anderen Varianten von
Kompensations-bauelementen anwendbar.
Bei� Kompensations-MOS-FETs� werden im aktivenVolumen unter dem
eigentlichen Device p- und n-Gebiete so nebeneinander angeordnet, dass sich
dieseim Sperrfall� gegenseitig� ,elektrisch�
kompensieren‘können und dass im durchgeschalteten Zustand einnicht
unterbrochener niederohmiger Leitungspfadvom Source- zum Drain-Anschluss
gegeben ist(Bsp.: Abb.� 1� -�
CoolMOS TM -Transistorzelle).�
Jededer beiden Ladungsgebiete (im Folgenden mit,Säule‘ bezeichnet) darf
in Horizontalrichtung gese-hen nur einen Teil der
Durchbruchsflächenladung*beinhalten (,horizontale Flächenladung < q c ‘).
Abb. 1:
Infolge
dieses speziellen Aufbaus lässt sich bei gege-bener� Durchbruchspannung für�
Kompensationsbau-elemente die Dotierung des n-Pfades massiv
erhöhenverglichen� mit� konventionellen� Bauteilen. Dadurcherreicht man�
eine� empfindliche� Reduzierung�
desEinschaltwiderstandes und somit eine deutliche Er-höhung der
Wertschöpfung.
*� Halbleitermaterialien� (und�
Isolatoren)� sind� nur�
bis zu einembestimmten�
elektrischen� Feld� E C� �
sperrfähig.� Bei� E� �
‡� � E C� � führenMultiplikationseffekte zur Generierung von freien
Ladungsträger-paaren, so dass der Sperrstrom stark ansteigt. Da Ladungen
dieQuellen jeden elektrischen Feldes sind, wird E C� (gemäß der zwei-ten Maxwell-Gleichung) durch eine äquivalente
Durchbruchsflä-chenladung q c�
verursacht q c� wiederum ist eine
Folge ionisierterDotieratome .
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Bauelemente
Ein� Teil�
dieser� Wertschöpfung� wird�
jedoch� durchden Mehraufwand
infolge der aufwendigen Struktu-rierung des spannungsaufnehmenden
Volumensverbraucht. Die bisher eingesetzten Herstellungsme-thoden sind sehr
kostenintensiv und aufwendig undbeschneiden daher sehr stark den Mehrwert,
welcherdurch das Kompensationskonzept erreicht wird.
Diverse
bislang diskutierte neuartige Fertigungskon-zepte zeigen hier zwar eine wesentlich
bessere Kos-tenbilanz,� eine� technologische� Umsetzung wurdeaber�
bislang� wieder� verworfen,�
da die gefordertenFertigungstoleranzen mit derzeit zur
Verfügungstehenden Mitteln nicht zu erfüllen sind.
Ziel ist es
daher, ein Fertigungskonzept für Kompen-sationsbauteile� anzugeben,�
welches preiswerter alsbisher eingesetzte Herstellungsverfahren ist bei
glei-cher oder besserer Produktperformance und dennochderart� kleine�
Fertigungsschwankungen� bietet,
dassdie sich� ergebenden� Produktkenngrößen� innerhalbder erlaubten Toleranzen liegen.
A.
Mehrfachepitaxie
Bisher
werden Kompensationsbauteile ausschließlichmittels ,Mehrfachepitaxie‘ gefertigt
(Abb....
