Bei einem Leistungs-MOSFET sind die wichtigsten statischen Parameter der Einschaltwiderstand und die Durchbruchspannung, deren Verhältnis es zu optimieren gilt. Eine Möglichkeit zur Optimierung, insbesondere bei Hochvolt-Leistungs-MOSFETs (VDS > 200 V), sind sogenannte Kompensationsstrukturen. Diese Kompensationsstrukturen werden in der Driftzone der Leistungs-MOSFETs verwendet und zeichnen sich dadurch aus, dass die in die Driftzone eingebrachten Ladungen durch Spiegelladungen kompensiert werden. Aufgrund der Kompensation können so höhere Dotierungen als üblich in die Driftzone eingebracht werden und damit kann der Einschaltwiderstand bei gleichbleibender Durchbruchspannung verbessert werden. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit einer Variante einer Kompensationsstruktur für laterale Leistungs-MOSFETs, nämlich einem Schichtstapel aus n- und p-Schichten. Ziel der Arbeit ist die Optimierung dieser Kompensationsstruktur bis an die physikalischen Grenzen. Dabei wird unter anderem auf maximal räumliche konzentrierte Dotierprofile, sogenannte Delta-Dotierungen, zurückgegriffen. Die Arbeit gliedert sich im wesentlichen in drei Themenkomplexe: Zunächst werden analytische Betrachtungen zur Optimierung von lateralen Kompensationsstrukturen dargestellt. Daraus ergeben sich zwei hauptsächliche Optimierungswege, zum einen die räumliche Konzentrierung der p-Schichten, zum anderen die räumliche Konzentrierung der n- und p-Schichten. Beide Möglichkeiten werden sowohl in der Simulation und experimentell überprüft. Dafür ist zunächst die Entwicklung eines geeigneten Herstellungsprozesses erforderlich. Dieser wird im zweiten Abschnitt der Arbeit erläutert. Darauf aufbauend werden die Optimierungsergebnisse aus der Simulation und den experimentell hergestellten Proben dargestellt, dem dritten wesentlichen Abschnitt dieser Arbeit. Dabei wird auch ein Verfahren zur Optimierung von Kompensationsstrukturen in der Simulation vorgestellt, dass nur eine Kenntnis der Struktur im thermodynamischen Gleichgewicht voraussetzt und damit die Simulationszeit deutlich verkürzt.     «

Bei einem Leistungs-MOSFET sind die wichtigsten statischen Parameter der Einschaltwiderstand und die Durchbruchspannung, deren Verhältnis es zu optimieren gilt. Eine Möglichkeit zur Optimierung, insbesondere bei Hochvolt-Leistungs-MOSFETs (VDS > 200 V), sind sogenannte Kompensationsstrukturen. Diese Kompensationsstrukturen werden in der Driftzone der Leistungs-MOSFETs verwendet und zeichnen sich dadurch aus, dass die in die Driftzone eingebrachten Ladungen durch Spiegelladungen kompensiert werde...     »

The main static parameters for a Power-MOSFET are the on-resistance and the breakdown voltage. One goal in Power-MOSFET development is to optimize the trade-off between these two parameters. One possibility for optimization, especially for High-Voltage-Power-MOSFETs (VDS > 200 V), is the introduction of compensation structures, also called superjunction structures. Those compensation structures are used in the driftzone of the Power-MOSFET and characterized by the fact, that charges of the driftzone are compensated by mirror charges. Due to that compensation it is possible to use higher doping concentrations than usual in the driftzone. This helps to reduce the on-resistance while keeping the same breakdown voltage. This work investigates one type of compensation structures for lateral Power-MOSFETs, that is a stack of n- and p-doped layers. The goal of this investigation is to optimize this structure up to its physical limits. For this, spatially extremely concentrated doping profiles, also known as delta-doping profiles, were used. This work has three main subject areas. First, analytical investigations concerning the optimization of lateral compensation structures are presented. Two main optimization paths can be derived from there, one consists in spatially concentrating only the p-doped layers, the other one is to spatially concentrate the p-doped layers as well as the n-doped layers. Both possibilities are pursued in simulation and in the experimental work. Therefore it was necessary to develop a suitable technology process, that is presented in the second part of this work, followed by the optimization results of the simulation and the experiments, the third section of this work. Among these results a method for optimizing compensation structures in simulation is described that requires only to know the structure in equilibrium conditions and therefore shortens the simulation time.     «

The main static parameters for a Power-MOSFET are the on-resistance and the breakdown voltage. One goal in Power-MOSFET development is to optimize the trade-off between these two parameters. One possibility for optimization, especially for High-Voltage-Power-MOSFETs (VDS > 200 V), is the introduction of compensation structures, also called superjunction structures. Those compensation structures are used in the driftzone of the Power-MOSFET and characterized by the fact, that charges of the drift...     »