In den vorangegangenen Abschnitten wurde gezeigt, daß MINIMOS NT bereits in der Lage ist für einfache Bauelemente eine hervorragende Übereinstimmung von Simulation und Messung zu erzielen. Für die weiterentwickelten Bauelemente kann dagegen nur von einer qualitativen Übereinstimmung gesprochen werden. Trotzdem kann auch zu diesem Zeitpunkt bereits überprüft werden, ob MINIMOS NT auf Strukturveränderungen qualitativ richtig reagiert und grobe Fehler im Simulator somit ausgeschlossen werden können.
In diesem Sinn wurde die Struktur des LN-16 sukzessive in die Struktur des LN-19, bzw. in die des P-01 überführt. Dabei wurden insgesamt 16 Strukturvarianten mit MINIMOS NT simuliert um die Auswirkungen jeder Änderung der Schichtdicken, der Dotierungen und der lateralen Abmessungen nachvollziehen zu können. Insgesamt konnte dabei festgestellt werden, daß viele Strukturveränderungen keine oder nur sehr geringfügige Auswirkungen auf gewisse Bauelementeigenschaften haben. Im folgenden werden daher nur diejenigen Variationen dargestellt, die effektiv den größten Einfluß auf die simulierten Kennlinien haben.
Die im folgenden gezeigten Simulationen wurden alle nur mit dem Drift-Diffusions-gleichungssatz simuliert und nicht - wie bei allen vorangegangenen Simulationen - mit dem hydrodynamischen Formalismus. Der Grund liegt in der großen Anzahl der simulierten Strukturen, bzw. in der schnelleren Konvergenz des Drift-Diffusionsansatzes. Daher kann es zu den bereits gezeigten Kennlinien geringfügige Abweichungen geben. An der qualitativen Aussage ändert sich dadurch allerdings nichts.
Die beiden DH-HFETs für rauscharme Anwendungen LN-16 und LN-19 unterscheiden sich in ihren lateralen Abmessungen nur unwesentlich. Die geringere Gatelänge des LN-19 führt zu keiner wesentlichen Veränderung der Bauelementeigenschaften. Dafür ist die Differenz der Gatelängen zu gering (LN-16: LG = 230 nm, LN-19: LG = 160 nm). Die wichtigsten Unterschiede sind die Rückseitendotierung und die d-Dotierung. Um daher den LN-16 in den LN-19 zu überführen, wurde die homogene Supplydotierung des LN-16 zunächst durch eine d-Dotierung ersetzt und anschließend die Rückseitendotierung ( LN-19) eingeführt.
Abbildung 6.36: Simulierter Drainstrom für den LN-16 mit homogener Supply-dotierung, mit d-Dotierung und mit zusätzlicher Rückseitendotierung ( LN-19) bei VDS = 2 V.
Abbildung 6.37: Simulierte Steilheit für den LN-16 mit homogener Supply-dotierung, mit d-Dotierung und mit zusätzlicher Rückseitendotierung ( LN-19) bei VDS = 2 V.
Die Abbildungen 6.36 und 6.37 zeigen den simulierten Drainstrom und die Steilheit dieser drei Strukturen in der Gegenüberstellung. Die Ergebnisse zeigen eindeutig, daß die d-Dotierung lediglich die Steilheit erhöht, den Strom dagegen nicht beeinflußt und im Gegensatz dazu die Rückseitendotierung den Strom erhöht, aber die Steilheit nahezu unverändert läßt. Dieses Verhalten entspricht durchaus der Erwartung, wenn auch der Effekt der Rückseitendotierung in der Simulation überbewertet wird. Ein ganz analoges Verhalten zeigt sich, wenn die Reihenfolge umgekehrt und zunächst die Rückseitendotierung und anschließend die d-Dotierung eingeführt wird.
Bei der Überführung des LN-16 in den P-01 zeigte sich, daß die Vergrößerung des Bauelements in lateraler Richtung einen ebenso geringen Einfluß auf die Transferkennlinie hat, wie seine asymmetrische Gestaltung. Offensichtlich wirken sich Veränderungen der lateralen Abmessungen fast ausschließlich nur auf das Ausgangskennlinienfeld aus. Einen bedeutenden Effekt auf die Transferkennlinie hat lediglich die Einführung eines zweiten Recessgrabens.
Die Einführung der Rückseitendotierung erhöht zunächst nur den Strom (Abb. 6.38), verändert aber die Steilheit nur im Bereich negativer Gatespannungen (Abb. 6.39). Hier wirkt sich wieder die Überbewertung des Bufferstroms aus. Bei der Einführung des zweiten Recessgrabens bei gleichzeitiger lateraler Vergrößerung des Bauelements wird dagegen der Strom wieder vermindert und auch die Steilheit wird vor allem bei positiven Gatespannungen kleiner. Die Ursachen liegen in der Erhöhung der Kontaktwiderstände, die mit der Abnahme der Capschichtdicke verbunden ist. Die Verlängerung der Struktur auf der Drainseite ( P-01) beeinflußt die Transferkennlinie nur unwesentlich.
Insgesamt läßt sich feststellen, daß MINIMOS NT alle Einflüsse der Strukturvariationen richtig widergibt. Einige Effekte werden noch quantitativ über- oder unterbewertet, der qualitative Einfluß auf die Simulationsergebnisse entspricht aber durchaus den Erwartungen.
Abbildung 6.38: Simulierter Drainstrom für den LN-16, mit Rückseitendotierung und mit zweitem Recessgraben ( P-01) bei VDS = 2 V.
Abbildung 6.39: Simulierte Steilheit für den LN-16, mit Rückseitendotierung und mit zweitem Recessgraben ( P-01) bei VDS = 2 V.