1.1 Aufbau der Arbeit



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1.1 Aufbau der Arbeit

In Kapitel 2 wird auf die Grundlagen des semiklassischen Transports eingegangen. Die Boltzmanngleichung als Integro-Differentialgleichung kann das Transportverhalten von klassischen Teilchen beschreiben. Zur Lösung der Boltzmanngleichung wird die Monte-Carlo-Methode herangezogen. Deren Grundlagen, also die Bewegungsgleichung, die Berücksichtigung von Elektronenstößen als auch einige wichtige numerische Aspekte in Hinblick auf Reduzierung der Rechenzeit, werden erklärt.

Die Ergebnisse dieser Simulationen für Silizium und Siliziumdioxid werden in Kapitel 3 vorgestellt und mit experimentellen Daten als auch theoretischen Berechnungen anderer Forschungsgruppen verglichen. Aufgabe der vorliegenden Arbeit ist es, das Verhalten von Elektronen in MOS-Strukturen zu untersuchen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Analyse des Transports von Elektronen in Siliziumdioxid bei hohen elektrischen Feldstärken mit der Monte-Carlo-Methode. Obwohl Siliziumdioxid isolierenden Charakter besitzt, tritt bei Feldstärken ab ein nicht zu vernachlässigender Stromtransport auf. Zusätzlich wird noch auf die neuesten Meßergebnisse und deren physikalische Deutung eingegangen. Für den Transport von Löchern in Siliziumdioxid muß aufgrund der großen effektiven Masse der Löcher die Verschiebung von Elektronenbindungen berücksichtigt werden, weswegen die Monte-Carlo-Methode nicht angewandt werden kann.

Die Transmissionswahrscheinlichkeit der Elektronen von Silizium in Siliziumdioxid wird in Kapitel 4 beschrieben. Ausgehend von der Analyse der physikalischen Eigenschaften des Oxids wird ferner die Injektionswahrscheinlichkeit bei Berücksichtigung des quantenmechanischen Charakters von Elektronenwellen an der Grenzfläche des Siliziumsubstrats und der Oxidschicht untersucht. Dabei wird der Einfluß des elektrischen Feldes, der effektiven Masse und die Abhängigkeit von der Oxiddicke analysiert.

In Kapitel 5 wird ein gekoppeltes Monte-Carlo-Modell vorgestellt, mit dem einerseits im Fall eines homogenen, stationären Injektionsexperiments das Verhältnis von Gate- zu Bulk-Strom berechnet wird, als auch andererseits der Gate-Strom und die dazugehörige Stromdichte an der Si/SiO-Grenzfläche für einen Transistor mit Gate-Länge. Anschließend werden die Resultate der theoretischen Simulationen diskutiert.

In der Zusammenfassung (Kapitel 6) werden die wichtigsten Ergebnisse dieser Arbeit nochmals kurz vorgestellt und interpretiert. Für den Einfluß von Verunreinigungen und Gitterfehlern an der Si/SiO-Grenzfläche, die während des Herstellungsprozesses entstehen, wird abschließend eine physikalische, mikroskopische Behandlung schematisch vorgestellt und die damit verbundenen Schwierigkeiten diskutiert.



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Martin Stiftinger
Mon Aug 7 18:44:55 MET DST 1995