'Christian Doppler Labor' for Integrated Devices

One topic of major effort in research at the Institute for Micro­electronics of the Technical University Vienna is the development of software tools which allow to gain rules for the miniaturiza­tion of integrated devices in connection with experimental inves­tigations. The interaction between simulation and measurement  requires obviously access to a modern fabrication line for inte­grated devices. Such a fabrication line does not exist at the Technical University Vienna, therefore, the Institute for Micro­electronics is forced to use experimental data of the public literature and devices of cooperation partners in order to be able to calibrate the actually developed software tools. Never­theless the problem of development of general rules for profita­ble industrial application of the software tools can not be treated in this context. As one spectacular example for a suc­cessful use of simulation tools the applications by DIGITAL EQUIPMENT CORPORATION in Hudson, USA, should be mentioned where explicitely has been stated that the development of the processor of the VAX 3000 computer series (i.e. the devices of the inte­grated processor circuit) would have suffered considerably with­out the use of these software tools. It seems highly  plausible that the knowledge which is required for the development of tools for this kind of  investigations, which is available at the Institute for Microelectronics, could be a profound base for the direct investigation of general rules for the miniaturization of integrated devices.
A main condition for the success of this kind of activity doubt­less is a close cooperation with a manufacturer of semiconductor chips within  reasonable geographical distance, which utilizes a good fabrication line and  a sufficiently modern semiconductor technology. The company Austria Mikro Systeme International GmbH in Unterpremstätten,, which clearly has shown its interest in such an activity, would be well suited for a cooperationship.
Therefore, the concrete main efforts of research and investiga­tions of a CHRISTIAN DOPPLER LABOR can be given as follows:
o) Investigations of influences with respect to the variation of technological processes (process sensitivity) on the fundamental behavior of microminiaturized semiconductor devices by process and device simulation.
o) Extraction of critical parameters for a reduction (scaling) of integrated devices. Identification of parasitic effects.
o) Extraction of critical parameters with respect to the long time stability (aging) of integrated devices (e.g. investigation of the electric field distribution in various Lightly Doped Drain structures)
o) Synthesis of engineering rules for the improvement and/or miniaturization of existing integrated devices.
The aim of the investigations performed by the way of these cru­cial points should be the development of general rules which have to be tested by the industrial partner of cooperation (AMS) according to his applications and requirements.

Ein Schwerpunkt der momentanen Forschungsinterressen des Insti­tutes für Mikroelektronik der Technischen Universität Wien liegt in der Entwicklung von Softwarewerkzeugen, welche Richtlinien für die Miniaturiserung integrierter Bauelemente in Interaktion mit experimentellen Untersuchungen zu erarbeiten gestatten. Das genannte Wechselspiel von Simulation und Messung erfordert natür­lich den Zugriff auf eine modernen Fertigungslinie für inte­grierte Bauelemente. Da an der Technischen Universität Wien eine derartige Fertigungslinie nicht existiert, muß das Institut für Mikroelektronik auf experimentelle Daten der Literatur und Bauelemente von Kooperationspartnern zum Zwecke der Eichung der in Entwicklung befindlichen Softwarewerkzeuge zurückgreifen; die Aufgabe der Entwicklung von allgemeinen Richtlinien für die tatsächliche industriell gewinnbringende Anwendung der Software­werkzeuge kann dabei aber nicht behandelt werden. Als durchaus spektakuläres Beispiel für den erfolgreichen Einsatz seien Anwen­dungen bei DIGITAL EQUIPMENT CORPORATION in Hudson, USA, genannt, wo offen festgestellt wird, daß die Entwicklung des Prozessors des VAX 3000 Computers (im konkreten der Bauelemente in der integrierten Prozessorschaltung) ohne den Einsatz von Software­werkzeugen erheblich gelitten hätte. Es ist daher gut vorstellbar, daß das Wissen, welches für die Entwick­lung der Werkzeuge für derartige Untersuchungen benötigt wird und am Institut für Mikroelektronik vorhanden ist, als profunde Basis für die direkte Erforschung von allgemeinen Richtlinien für die Miniaturisierung integrierter Bauelemente dient.
Als Bedingung für gute Erfolgschancen einer derartigen Aktivität ist jedoch die enge Kooperation mit einem Halbleiterhersteller in vernünftiger geographischer Nähe mit einer soliden Fertigungsli­nie und einer hinreichend modernen Halbleitertechnologie zu nennen. Die Firma Austria Mikro Systeme International GmbH in Unterpremstätten, welche ihr Interresse an einer derartigen Aktivität deutlich gezeigt hat, wäre als Kooperationspartner gut geeignet.
Die konkreten Schwerpunkte der Forschungen und Untersuchungen eines CHRISTIAN DOPPLER LABORs lassen sich daher wie folgt zusam­menfassen.
o) Untersuchungen von Einflüssen bezüglich Variationen technolo­gischer Prozesse (process sensitivity) auf das grundsätzliche Verhalten mikrominiaturiserter Halbleiterbauelemente mittels Prozeß- und Bauelementsimulation.
o) Isolierung der kritischen Parameter für eine Verkleinerung (scaling) von integrierten Bauelementen. Identifikation von parasitären Effekten.
o) Isolierung der kritischen Parameter in Hinblick auf Langzeit­stabilität (aging) integrierter Bauelemente (z.B. Untersuchung der ­Feldstärkeverteilung in verschiedenen Lightly Doped Drain Strukturen)
o) Gewinnung von Ingenieurskonzepten zur Verbesserung und/oder Verkleinerung existenter integrierter Bauelemente.
Das Ziel der Untersuchungen im Rahmen dieser Schwerpunkte wäre die Gewinnung von allgemeinen Richtlinien, welche anhand von konkreten Anwendungen und Bedürfnissen des industriellen Koopera­tionspartners (AMS) zu erproben sind.