Die Simulation gewinnt immer mehr Bedeutung bei der Entwicklung neuer Halbleiterbauelemente. Die Ursache für diese Tendenz ist, daß die ständige Verkleinerung der Strukturgrößen eine Entwicklung, die sich nur auf Experimente und theoretische Untersuchungen stützt, immer schwieriger und teurer macht. Gleichzeitig werden die Fähigkeiten der Bauelementsimulatoren verbessert und leistungsfähigere Computer werden zu geringeren Kosten verfügbar.
Speziell das Anwendungsgebiet von allgemeinen Bauteilsimulatoren wird ständig erweitert und umfaßt Feldeffekt-, Bipolar- und Heterostrukturbauelemente, die aus Si, SiGe und III-V-Verbindungshalbleitern hergestellt werden.
In dieser Arbeit wird die Verwendung des allgemeinen Bauelementsimulators MINIMOS-NT für die Simulation von Halbleiterstrukturen aus einem weiten Anwendungsbereich gezeigt.
MINIMOS-NT wird verwendet, um eine neue Methode zur Lokalisierung von PN Übergängen und zur Charakterisierung der Dotierung zu untersuchen. Neue Modelle werden implementiert, um die physikalischen Effekte, die bei dieser Methode verwendet werden, zu berücksichtigen und Messungen werden simuliert.
Durch die Verringerung der Strukturgrößen gewinnen Materialgrenzflächen immer mehr Einfluß auf das Verhalten von Halbleiterbauelementen und die korrekte Behandlung von Grenzflächen bei der Simulation wird immer wichtiger. Eine Methode zur Behandlung von Grenzflächenmodellen, bei der der Einfluß des Arbeitspunktes auf die Konvergenz des Gleichungssystems verringert wird, wird gezeigt und bei der Simulation eines HEMT angewendet.
Weitere Beispiele beinhalten die zweidimensionale transiente Simulation von Oberflächenkanal-CCDs und die Optimierung des Einschaltwiderstands eines VDMOS mit Hilfe von Prozeß- und Bauteilsimulation. Die Dotierungskonzentration und die Position von zusätzlichen vertikalen n- und p-dotierten Gebieten wird bestimmt, um den Einschaltwiderstand zu reduzieren ohne, die maximal mögliche Source-Drain-Spannung zu verschlechtern.
In einem anderen Beispiel werden die Gummel-Poon Kompaktmodellparameter eines BJT aus den Ergebnissen von Bauelementsimulationen durch den automatischen Vergleich mit den Ergebnissen von Schaltungssimulationen mit Hilfe eines Optimierers extrahiert.
Die gekoppelte Simulation von verteilten und konzentrierten Bauelementen wird immer wichtiger, weil sie die Extraktion von charakteristischen Kenngrößen von Bauelementen, die Teil einer Schaltung sind, ermöglicht. Dies ergibt realistischere Ergebnisse als die Simulation des einzelnen Bauelements und der Vergleich mit Messungen ist leichter. Die verkoppelte Simulation eines Colpitts Oszillators mit MINIMOS-NT wird mit einer Schaltungssimulation mit SPICE, bei der die extrahierten Kompaktmodellparameter verwendet werden, verglichen.