next up previous contents
Next: Abstract Up: Dissertation Martin Knaipp Previous: Dissertation Martin Knaipp

Kurzfassung

Die vorliegende Dissertation behandelt den Temperatureinfluß bei der Simulation von Halbleiterbauelementen. Ausgehend von den Anforderungen in der modernen Halbleitersimulation wird der Begriff der Temperatur erklärt. Dabei wird sowohl auf das Vorhandensein mehrerer Temperatursysteme eingegangen, als auch auf deren Wechselwirkung untereinander. Es werden die Einschränkungen von Kontinuumsmodellen besprochen, sowie Näherungen, wenn man mit gemittelten Größen rechnet.

Es folgt ein Abschnitt, in dem die Bauteilgleichungen, ausgehend von der BOLTZMANN-Transportgleichung, für veränderliche Gittertemperatur hergeleitet werden. Durchgeführte Näherungen werden besprochen, sowie deren Auswirkungen auf die Bauteilsimulation. Es wird der Einfluß der Gleichungen auf die Modellierung von Selbsterwärmungseffekten diskutiert. Danach folgt ein Kapitel, in dem die Diskretisierung der Gitterwärmeflußgleichung angegeben wird und geforderte thermische Randbedingungen besprochen werden. Es wird auf das zeitliche Verhalten von Selbsterwärmungseffekten eingegangen, insbesondere auf die Grenzfälle einer nieder- und hochfrequenten thermischen Simulation.

Die folgenden Abschnitte sind typischen gittertemperaturabhängigen Modellen gewidmet. Es folgt die Behandlung des klassischen Rekombinationsmodells, wobei der Zusammenhang zwischen transienter und statischer Implementierung im Bauteilsimulator MINIMOS-NT besprochen wird. Anhand einer Leckstromsimulation wird der Einfluß dieses Modells gezeigt. In weiterer Folge werden die Modelle des fehlstellenunterstützten Band zu Band-Tunnelns und des direkten Band zu Band-Tunnelns, sowie deren Gittertemperaturabhängigkeit beschrieben. Es folgt ein Kapitel über Stoßionisation im Halbleiter. Dabei werden typische Drift-Diffusions- und hydrodynamische Modelle besprochen, sowie die Näherungen, die bei deren Anwendung gemacht werden.

Schließlich werden die besprochenen Modelle anhand simulierter Beispiele von n-Kanal MOSFETs und Durchbruchsdioden angewendet. Dabei wird detailliert auf die Ladungsträgeraufheizung im hydrodynamischen Modell eingegangen. Dies beinhaltet auch mögliche Kühleffekte, die durch Generationsmodelle bedingt sind.

Ein abschließendes Kapitel behandelt numerische Aspekte. Es wird das Konvergenzverhalten besprochen, sowie mögliche Strategien zur Fehlereingrenzung. Dies bezieht sich auf den Einbau neuer Modelle oder neuer Gleichungssysteme in den Bauteilsimulator MINIMOS-NT.


next up previous contents
Next: Abstract Up: Dissertation Martin Knaipp Previous: Dissertation Martin Knaipp
Martin Knaipp
1998-10-09