Entwicklung eines CMOS-kompatiblen Smart-Power-Prozesses zur Herstellung intelligenter Leistungshalbleiter auf SIMOX-Substraten:
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| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1996
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| adam_text | Titel: Entwicklung eines CMOS-kompatiblen Smart-Power-Prozesses zur Herstellung intelligenter Leistungshalb
Autor: Vogt, Franz
Jahr: 1996
INHALTSVERZEICHNIS ______Y Inhaltsverzeichnis Formelzeichen VIII 1 Einleitung 1 2 Monolithische Integration von Leistungsbauelementen und Ansteuerelektronik 4 2.1 Sperrschichtisolation.............................. 4 2.2 Dielektrische Isolation durch Implantation von Sauerstoff (SIMOX) .... 6 2.2.1 Einleitung................................ 6 2.2.2 Theoretische Betrachtungen...................... 12 2.2.3 Herstellung eines lokal vergrabenen Oxides.............. 22 2.2.4 Laterale Isolation............................24 2.2.5 Zusammenfassung............................29 3 Bauelemente des Smart—Power-Prozesses 32 3.1 Randstrukturen für Hochspannungsbauelemente...............32 3.1.1 Grundlagen zum Durchbruch von pn-Ubergängen.......... 32 3.1.2 Techniken zur Herstellung der Randstrukturen............41 3.1.2.1 „bevelling“ ..........................41 3.1.2.2 Feldplatte...........................42 3.1.2.3 „junction termination extension“ (JTE)..........43 3.1.2.4 „floatende“ Feldringe.....................43 3.1.3 Meßergebnisse.............................. 44
VI INHALTSVERZEICHNIS 3.2 Der Leistungstransistor im Smart-Power-Prozeß............... 48 3.2.1 Einleitung................................ 48 3.2.2 Aufbau des Leistungstransistors................... . 49 3.2.3 Prozeß zur Herstellung vertikaler DMOS-Transistoren........54 3.2.4 Theoretische Betrachtungen zum vertikalen DMOS-Transistor ... 61 3.2.4.1 Die Schwellenspannung Utk .................62 3.2.4.2 Modellierung des Einschaltwiderstandes Rds(cti) ......64 3.2.4.3 Simulation des Einschaltwiderstandes R.DS( m) ....... 70 3.2.4.4 Zusammenfassung ...................... 76 3.2.5 Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen an vertikalen DMOS-Transistoren .......................... 77 3.2.5.1 Einfluß des Transistorlayouts auf den Einschaltwiderstand 77 3.2.5.2 Weitere Verbesserungen des Transistorlayouts....... 84 3.2.5.3 Einfluß des Transistorlayouts auf die Spannungsfestigkeit . 85 3.2.5.4 Einfluß des Transistorlayouts auf die Schwellenspannung . 89 3.2.5.5 Einfluß der Prozeßparameter auf den vertikalen DMOS . . 91 3.2.6 Strommessung beim vertikalen Leistungstransistor.......... 95 3.2.6.1 Grundlegende Eigenschaften................. 95 3.2.6.2 Einfluß des Meßwiderstandes ................ 96 3.2.6.3 Weitere Einflußgrößen auf das Teilerverhältnis.......101 3.2.6.4 Die Strommessung im Reversbetrieb............102 3.2.6.5 Zusammenfassung ......................105 3.3 CMOS-Bauelemente auf einem vergrabenen Isolator.............106 3.3.1 Eigenschaften von Transistoren in SIMOX-Substraten........106 3.3.1.1 Der Seitenwandeffekt.....................108 3.3.1.2 Der „single transistor latch“ ................114
INHALTSVERZEICHNIS _VII 3.3.1.3 Der „kink“-Effekt ......................123 3.3.1.4 Vollständige Verarmung...................124 3.3.1.5 „dual gate“-Transistor....................127 3.3.1.6 Source-Partitionierung....................129 3.3.1.7 Der Substrateffekt......................135 3.3.2 Zener-Dioden in SIMOX-Substraten.................143 3.3.2.1 Layout von Zener-Dioden in SIMOX-Substraten.....144 3.3.2.2 Meßergebnisse ........................146 3.3.2.3 Temperaturkompensation der Z-Dioden..........150 4 Der Smart—Power-Prozeß 155 5 Anwendungsbeispiele 173 6 Zusammenfassung und Ausblick 177 Literaturverzeichnis 179
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