,,Das Institut für Mikroelektronik hat sich durch ein besonders gutes
Arbeitsklima ausgezeichnet.``
Philipp Lindorfer [60]
Ich möchte einleitend auf die Chronologie des
Entstehens dieser Arbeit und die Motivation dazu eingehen.
Als ich im Herbst 1988 an das Institut für Mikroelektronik
an der TU Wien kam, hatte mein Vorgänger, Dr. Martin Thurner,
soeben seine Dissertation abgeschlossen [110].
Seine Doktorarbeit war die Erweiterung des bestehenden MOSFET-Simulators
MINIMOS [93] zu einem dreidimensionalen
Simulationsprogramm gewesen. Im Laufe seiner Arbeit war der
Bedarf an leistungsfähigen iterativen Algorithmen zur Lösung
sehr großer linearer Gleichungssysteme offenkundig geworden.
Zu diesem Zeitpunkt wurde im dreidimensionalen
Programmteil von MINIMOS
ein SOR-Verfahren (mit adaptiver Schätzung
des Überrelaxationsparameters 
) zur Lösung der
diskreten Poissongleichung sowie ein direktes Verfahren
zur Lösung der diskreten Kontinuitätsgleichungen
eingesetzt. Meine Aufgabe im ersten Jahr am Institut
bestand in der Entwicklung leistungsfähiger Algorithmen
zur iterativen Lösung von spärlich besetzten linearen
Gleichungssystemen. An den Resultaten dieser Arbeit war
besonders die Firma SIEMENS interessiert, die
in München über einen Hochleistungscomputer
des Typs FUJITSU-VP200 verfügt
und die eine besonders schnelle Version des Programms
MINIMOS installiert sehen wollte. Diese Aufgabe konnte etwa
ein Jahr später abgeschlossen werden. Weitergehende
Aktivitäten auf diesem Gebiet führten zu effizienten
MINIMOS-Implementationen auf einem CRAY-2-Computer,
sowie auf Supermini-Computern (Alliant FX-Serie) und
Multiprozessorsystemen (VAX 64xx Serie). Es stellte sich
heraus, daß seitens der Industrie ein enormes
Interesse an Rechenleistungs-Evaluationen
auf dem Gebiet der Parallelrechner besteht.
Dies führte im Herbst des zweiten Arbeitsjahres zu einem
von der Firma Digital Equipment Corporation unterstützten
Aufenthalt an der ,,Kungliga Techniska Högskolan``
in Stockholm, wo von mir
eine experimentelle Implementation des MINIMOS-Codes
auf einem massiv parallelen Computer, der ,,Connection Machine``
des Typs CM-2a, vorgenommen wurde.
In der Mitte des Jahres 1990 hatte ich mit der Erweiterung des
zweidimensionalen MINIMOS-Codes zur Simulation
transienter Vorgänge begonnen. Nach Abschluß der Arbeiten
an der Connection Machine fuhr ich mit dieser Aufgabe
im Frühjahr 1991 fort. Der Schwerpunkt lag anfangs auf der
Entwicklung eines funktionsfähigen entkoppelten
Algorithmus zu Lösung des nichtlinearen Gleichungssystems,
das bei jedem Zeitschritt des transienten Randwertproblems
entsteht. Des weiteren widmete ich mich
einer von Dr. Gerd Nanz [72][73]
vorgeschlagenen neuen Methode zur Kontaktstrom-Integration
mittels adaptiver Gewichtsfunktionen. Ich habe dieses
Verfahren zu einer effizienteren Methode weiterentwickelt
und für den transienten Fall adaptiert.
Neben diesen algorithmischen Schwerpunkten begann ich im
Sommer des Jahres 1991 mit Mag. Predrag Habas intensiv
zusammenzuarbeiten. Ziel dieser Zusammenarbeit war die
transiente Simulation von zeitabhängigen Generations- und
Rekombinationseffekten verursacht
durch Störstellen, die der Shockley-Read-Hall-Statistik
unterliegen [41][99].
Diese Aufgabe wurde sowohl für im verbotenen Band verteilte
Störstellen auf MOS-Grenzflächen als auch
für im verbotenen Band diskrete auftretende
Volumenstörstellen gelöst.
Durch transiente Berechnung von
Shockley-Read-Hall-Grenzflächenprozessen
in MOSFETs ist die direkte Simulation
des Charge-Pumping-Experimentes,
einer wichtigen Methode zur Bestimmung von
Störstellenparametern an MOSFETs
mit sehr kleiner Gate-Fläche, möglich [47].
Ich habe mich im letzten Abschnitt meiner Tätigkeit
am Institut der transienten Simulation des
Charge-Pumping-Experimentes in Dünnfilm SOI-Dioden
gewidmet [76].
Aufgrund ihrer Geometrie kommt es in solchen Bauelementen
bei der Durchführung des CP-Experimentes
zu verschiedenen parasitären Effekten.
Die Mechanismen dieser Effekte wurden durch
transiente Simulationen geklärt.
Allen Freunden und Kollegen, die mich in den dreieinhalb
Jahren meines Wirkens am Institut für Mikroelektronik
an der TU Wien unterstützt und meine Arbeit gefördert
haben, möchte ich herzlich danken.
Allen voran meinem Doktorvater Prof. Siegfried Selberherr,
dessen Weitblick, Tatkraft und Fähigkeit zur Motivation
diese Arbeit zu jedem Zeitpunkt bestmöglich beeinflußt
und gelenkt haben.
Dem zweiten Begutachter dieser Arbeit, Prof. Richard Weiss,
gebührt großer Dank für Durchsicht und Korrektur
des Manuskriptes.
Die Firma SIEMENS in München hat meine Arbeit durch
Refundierung einer Assistentenstelle am Institut ermöglicht.
Ich möchte den Verantwortlichen
der Zentralabteilung von Forschung und Entwicklung
dafür meinen Dank aussprechen.
Die Firma DIGITAL in Hudson, Massachusetts, hat
das Institut in großzügiger Weise mit leistungsstarken
Computern ausgerüstet, welche die Gewinnung
aufwendiger numerischer Resultate zugelassen haben.
Diese Rechenwerke wurden von meinen beiden
Zimmerkollegen (Philipp Lindorfer und Martin Stiftinger)
in vorbildlicher Weise instand gehalten, was nicht
genug geschätzt werden kann.
Philipp Lindorfer bin ich außerordentlich
verbunden für seine Hilfe bei der Einführung
in die Welt des MOS-Transistor-Simulators MINIMOS.
Seine Wesensart hat maßgeblich dazu beigetragen,
daß die tagtägliche Arbeit mit diesem
Computerprogramm Freude gemacht hat.
Martin Stiftinger hat bei der Entwicklung
iterativer Gleichungslöser mitgewirkt,
wofür ihm hier gedankt wird.
Durch die Zusammenarbeit mit der Firma SIEMENS in Wien
(vormals Abteilung ETG 215, nunmehr PSE 36)
konnte eine Brücke von der akademischen Institution
zur Industrie geschlagen werden.
Für die vielen Impulse,
die von dort kamen, ist Herr Dr. Karl P. Traar verantwortlich.
Sein Enthusiasmus für Vektorcomputer hat
dieser Arbeit wesentliche Impulse gegeben, und
dafür möchte ich ihm herzlich danken.
Meine Bewunderung möchte ich meinen Kollegen
Predrag Habas und Claus Fischer aussprechen.
Von Predrag Habas,
dessen Begeisterung für die Halbleiterphysik und
Bauelementsimulation unbedingt ansteckend ist,
habe ich viele Anregungen für Computersimulationen
gewonnen und noch mehr über seriöse wissenschaftliche
Arbeit gelernt.
Claus Fischer, der das Manuskript dieser Arbeit korrekturlas,
war ständig bereit zu diskutieren
(auch über nichtfachliches) und laut
nachzudenken, was ein wesentlicher Bestandteil
wissenschaftlichen Arbeitens ist.
In der ganzen Zeit ist mir meine Freundin
Marianna Milkovits nahe gewesen und hat
mir das Selbstvertrauen gegeben,
diese Arbeit zu vollenden.