Zur Simulation von CP-Experimenten in einer Dünnfilm SOI 
-Diode
wurden einige Modifikationen im Bauelement-Simulator
MINIMOS vorgenommen.
Räumlich uniforme
donator- oder akzeptorartige Störstellen-Verteilungen können
am Backinterface angebracht werden.
Der Unterschied der Austrittsarbeiten (Work Function Difference)
des Backgate-Materials zum vergrabenen Oxid wurde gleich angenommen
wie der Unterschied des Frontgate-Materials zum Frontgate-Oxid.
Ein wichtiger Parameter ist die Abbruchtoleranz des nichtlinearen
Gleichungssystems bzw. der iterativ gelösten Poissongleichung.
Sie wurde in folgender Weise ermittelt:
Es wurde eine Periode eines CP-Experimentes simuliert bei
verschwindender Störstellendichte an allen Grenzflächen
und bei Null Volt Sperrspannung. In diesem Fall muß auch das
CP-Signal verschwinden.
Eine Fehlertoleranz
von 
für das nichtlineare Gleichungssystem und 
für die Poissongleichung erfüllt diese Anforderung.
Abbildung 4.2: 
am Backinterface
nach Anlegen der Trapezspannung 
am Frontinterface.
(Fallende Rampe von 
, steigende Rampe
von 
, fallende Rampe von 
).
Typischer Einschwingvorgang
des Löchergenerationsstromes am verarmten Backinterface.
Zeitkonstante des Löcher-Einfangprozesses bei der
ersten fallenden Rampe ca. 
. Die Spitzen
im Elektronenrekombinationsstrom tragen zum CP-Signal bei.
Abbildung: Laterale Verteilung der Generationsstromdichten am Backinterface
im Bereich des 
-Überganges (zwischen 
-
)
an der Source-Seite der SOI -Diode in 
.
(oberes Bild) und 
(unteres Bild).
x-Achse ist die
Zeit (in 
, fallende Rampe von
von 
bei 
bis 
bei 
), die y-Achse verläuft am
Backinterface (metallurgischer -Übergang
bei etwa 
=
).
Abbildung: Laterale Verteilung der Generationsstromdichten am Backinterface
im Bereich des -Überganges (zwischen 
)
an der Source-Seite der SOI -Diode in .
(oberes Bild) und (unteres Bild).
x-Achse ist die
Zeit (in , steigende Rampe von von bei
auf 
bei ), die y-Achse
verläuft am Backinterface
(metallurgischer -Übergang bei etwa =).
Für die meisten transienten Simulationen des CP-Experiments
ist die Bedingung des Erreichens des stationären Zustands
am Ende einer Periode des Gate-Signals mit ausreichender
Genauigkeit erfüllt. Zur Beurteilung dieser
Genauigkeit dienen die
Mittelwerte aller Verschiebungsströme über eine Periode.
Diese Mittelwerte müssen klein sein (
).
Ein weiteres Kriterium ist die Bedingung
an die Periodenmittelwerte der effektiven Grenzflächen-Rekombinationsraten. Dieses Kriterium besagt, daß die rekombinierte Elektronenladung gleich der rekombinierten Löcherladung innerhalb einer Periode der Frontgate-Spannung sein muß. Ist diese Bedingung verletzt, so ist das System nicht im eingeschwungenen Zustand. Einschwingeffekte treten auf, sobald die Zeitkonstanten der Generations- und Rekombinationsprozesse lang gegen die Zeitkonstanten der Gate-Spannung werden. Das ist der Fall, wenn sich die Grenzflächen am Anfang bzw. am Ende einer CP-Simulationsperiode in Depletion, schwacher Inversion oder schwacher Akkumulation befindet. Mit der Bedingung
für die Pulsamplitude der Frontgate-Spannung
kann erreicht werden, daß das Frontinterface
am Anfang bzw. Ende der CP-Periode
sich entweder in starker Akkumulation oder starker Inversion befindet.
In diesem Fall, der meistens gegeben ist, kann der eingeschwungene
Zustand am Frontinterface leicht eingehalten werden.
Dies gilt nicht für ein sich in Depletion befindendes Backinterface.
Es bleibt dann keine
andere Wahl, als mehrere Perioden der Gate-Spannung zu simulieren,
und die Mittelwertbildung über die letzte Periode
vorzunehmen, vorausgesetzt das System ist schließlich
zum eingeschwungenen Zustand
konvergiert.
Abbildung 4.2 zeigt den
Einschwingvorgang der Generationsströme
am Backinterface bei 
=
.
Aufgrund der Depletion sind die Einfangzeitkonstanten
(
=
,
=
) groß.
Ein typischer
Einschwingvorgang, wie er auch in der Praxis beim Anlegen
der Funktions-Generatorspannung
entsteht, ist zu beobachten.
Eine wesentliche Voraussetzung für die Simulation
des scharf ansteigenden
Abschnittes der CP-Kurve
ist ein sehr genaues Rechengitter (Ortsgitter)
in jenen Teilen des Bauelementes,
die das CP-Signal generieren:
Während der ansteigenden CP-Signalflanke ist nur ein kleiner Teil der
Grenzflächen-Störstellen
(in der Sperrschicht) aktiv an der Erzeugung des
CP-Signals beteiligt.
CP findet dann nur in einem Teil des -Überganges statt.
Wird der -Übergang durch ein unzureichendes
Ortsgitter ungenügend aufgelöst,
so können sich Elektronen- und Löcherverteilungen
zu verschiedenen Zeitpunkten
räumlich überlappen und dadurch zusätzliche
CP-Beiträge liefern, die
jedoch Artefakte sind. Verfeinert man das Ortsgitter
entsprechend (z.B. Gitterabstand 
),
so verschwinden diese Anteile.