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6.3.1 Simulation des rauscharmen HFET LN-16

Die Simulation der Transferkennlinie dieses sehr einfachen Bauelements konnte mit nur geringfügigen Abweichungen weniger Parameter von der nominellen Vorgabe (s. Tabellen 6-1, 6-2) fast vollständig mit der Messung in Übereinstimmung gebracht werden (Abb. 6.14). Auch die Steilheit der simulierten Kennlinie stimmt mit den Meßwerten sehr gut überein.

Lediglich der Gate-Kanal Abstand wurde gegenüber der nominellen Vorgabe (d = 34 nm) in der Simulation auf d = 30 nm reduziert. Außerdem wurden die Kontaktsegmente bis zum GaAs-Buffer heruntergezogen und um die Kontakte herum eine "Kontaktdotierung" eingeführt. Dies ist insofern berechtigt, da zum einen beim Einlegieren der ohmschen Kontakte das Kontaktmaterial unregelmäßig in den Halbleiter hinein diffundiert und die Legierfronten durchaus auch über das Cap hinaus zu finden sind (s.a. Abb. 2.9), zum anderen ist das schlechte Sperrverhalten des LN-16 durch einen Bufferstrom zu erklären, der in der Simulation nur nach Kontaktierung des Buffers auftritt.

Abbildung 6.14: Vergleich zwischen Simulation (Linien) und Messung (Symbole) der Transferkennlinie (geschlossene Kreise) und der Steilheit (offene Kreise) für den LN-16.

Abbildung 6.15: Vergleich zwischen Simulation (Linien) und Messung (Symbole) des Ausgangskennlinienfeldes für den LN-16. Parameter ist die Gatespannung: von VGS = -0.75 V bis VGS = +1.00 V, Schrittweite: VGS = 0.25 V.

Auch das Ausgangskennlinienfeld wird von MINIMOS NT sehr gut reproduziert (Abb. 6.15). Nur der Ausgangsleitwert ist in der Simulation höher als bei der Messung. Durch die tief herunter gezogenen Kontakte fallen offensichtlich die Source- und Drainkontaktwiderstände gegenüber den gemessenen Werten zu klein aus. Überhaupt scheint die Modellierung der Kontaktregionen ein nicht zu vernachlässigendes Problem bei der Simulation von Bauelementen zu sein. Es konnte im Rahmen dieser Arbeit beobachtet werden, daß sich der Ausgangsleitwert durch die Tiefe der Kontaktsegmente und durch die Kontaktdotierung in der Simulation in einem weiten Bereich fast beliebig einstellen läßt. Für die Vorhersage des Verhaltens neuer Bauelemente durch Simulation sollte es jedoch möglich sein, die Kontaktierung des Bauelements nach einem vorgegebenen Muster zu wählen, ohne daß dies einen entscheidenen Einfluß auf das Simulationsergebnis hat.

Abbildung 6.16: Vergleich zwischen Transitfrequenzen extrahiert aus Messung (geschlossene Kreise, gestrichelte Linie) und aus der Simulation (volle Linie) für den LN-16.

Die aus der Simulation extrahierten Transitfrequenzen zeigen ebenfalls sowohl im Verlauf, als auch im Bezug auf die Größenordnung eine gute Übereinstimmung mit den aus Messungen ermittelten Werten (Abb.6.16). Dieses Ergebnis war eigentlich nicht zu erwarten, da hier Größen, die aus Hochfrequenzmessungen extrahiert wurden mit Werten aus statischen Simulationen verglichen werden.

Neben der Simulation von Kennlinien zum Vergleich mit den gemessenen Werten, wurde der LN-16 auch verwendet, um den Einfluß implementierter Modelle bzw. die damit modellierten physikalischen Effekte auf das Verhalten des Bauelementes zu verifizieren. Der LN-16 eignet sich aufgrund seiner vergleichsweise einfachen Struktur sehr gut für die Modellverifikation, da die Simulation dieser Struktur sehr gut und sehr schnell konvergiert und - wie gezeigt - sich die Simulationsergebnisse mit Messungen in Übereinstimmung bringen lassen.