Abbildung 3.13: Isolinien der DMOS-Durchbruchspannung (in [V]) als Funktion von Epi-Dicke und -Dotierungskonzentration.
Abbildung 3.14: Ausdehnung der Raumladungszone im
Vorwärts-Blockierfall für großen und geringen Zellenabstand.
Man sieht, daß bei hoher Drain-Source-Spannung und großem Zellenabstand
die Raumladungszone zwischen den beiden -bodies eine wesentlich
stärkere Krümmung aufweist als bei kleinem Zellenabstand. Im letzteren
Fall verschwindet die Einbeulung der Raumladungszone nach oben fast
vollständig, da sich die Grenzen dieser Einbeulung bei steigender
Ausdehnung der Raumladungszonen lateral nach innen zusammenschieben. Daher
weist die Struktur mit dem größeren Zellenabstand eine geringere
Durchbruchspannung auf. Dies ist in Abb. 3.15 deutlich zu erkennen.
Die Tendenz einer ansteigenden Durchbruchspannung mit kleinerem
Zellenabstand ist auch aus Abb. 3.1 abzulesen.
Abbildung 3.15: Durchbruchspannung einer DMOS-Zelle als
Funktion des Zellenabstands und der Dotierungskonzentration des Epi-Gebiets.
Abbildung 3.16: Durchbruchspannung der DMOS-Zelle in
Abhängigkeit von der Weite der Sourcekontaktöffnung.
Es zeigt sich, daß für die
betrachteten kleinen Kontaktlochöffnungen eine zweidimensionale numerische
Simulation zu hohe Werte für die Durchbruchspannung liefert. Da die
Kontaktlochöffnungen keine idealen
Quadrate sind, sondern an den Ecken Abrundungen aufweisen, liegt es nahe,
zweidimensionale, rotationssymmetrische Geometrien für die Simulation zu
wählen [133]. Allerdings werden hier nur für Kontaktlochöffnungen
größer etwa mit den Messungen übereinstimmende
Durchbruchspannungen errechnet.
Das für noch kleinere Abmessungen auftretende Absinken der
Durchbruchspannung konnte auf diese Weise nicht erklärt werden. Aufgrund
von Messungen konnte festgestellt werden, daß es zum punch through
der Raumladungszone im
-body zum Sourcegebiet kommt. Dies konnte
damit erklärt werden, daß es bei so kleinen Sourcekontaktöffnungen
aufgrund von dreidimensionalen Effekten bei der
Ausdiffusion des
-bodies zu einer wesentlich geringeren
Dotierungskonzentration im Kanal kommt, als dies nach den zweidimensionalen
Modellen zu erwarten war. Nach Korrektur des Dotierungsprofils für die
zweidimensionale, rotationssymmetrische Bauelementsimulation konnte das
Absinken der Durchbruchspannung numerisch verifiziert werden. Um diese
schwer handhabbaren dreidimensionalen Diffusionseffekte zu vermeiden, wurde
im untersuchten Fall eine Kontaktlochöffnung von
gewählt. Auch
diese geringe Weite der Sourcekontaktöffnung ist nur mit der in
Abschnitt 3.1 beschriebenen nichtplanaren Sourcekontaktausführung
zu erreichen.