Abbildungsverzeichnis

• 3.1 Energieverhältnisse am Metall/n-Halbleiter Kontakt.
• 3.2 Thermoelektrische Kraft P_n im n-dotierten Silizium.
• 3.3 Thermoelektrische Kraft P_p im p-dotierten Silizium.
• 3.4 Gittererwärmung T_L-300.0 bei 0.6V in Flußrichtung.
• 3.5 Bandkantenpotentiale des Betriebfalls 0.6V.
• 3.6 Gittererwärmung T_L-300.0 bei 0.8V in Flußrichtung.
• 3.7 Bandkantenpotentiale des Betriebfalls 0.8V.
• 3.8 Gittererwärmung bei 0.925V in Flußrichtung.
• 3.9 Bandkantenpotentiale des Betriebfalls 0.925V.
• 3.10 Gittererwärmung bei 2.0V in Flußrichtung.
• 3.11 Bandkantenpotentiale des Betriebfalls 2.0V.
• 3.12 Träger- und Gittertemperatur T-300.0 bei 0.9V in Flußrichtung.
• 3.13 Gittertemperaturminima T-300.0 im Bereich des pn-Überganges. Die obere Gittertemperaturverteilung entspricht der hydrodynamischen Simulation. Die untere Gittertemperaturverteilung entspricht dem Drift-Diffusionsmodell.
• 3.14 Dotierungsprofil der Fingerstruktur.
• 3.15 Gittertemperaturverlauf der Fingerstruktur.
• 3.16 Struktur des SOI-MOSFET.
• 3.17 Gittertemperatur des SOI-MOSFETs mit drei thermischen Kontakten. Über den Gatekontakt fließt keine Wärmenergie ab. Der große Source-Drainabstand, sowie die Dicke des vergrabenen Oxides bewirken eine Temperaturüberhöhung von ca. 200K.
• 3.18 Gittertemperatur des SOI-MOSFETs mit vier thermischen Kontakten. Der Gatekontakt ist bei dieser Simulation ebenfalls in der Lage, Wärmeenergie abzuführen. Die Temperatur des Gates ist dabei wie die anderen Kontakte auf 300K angenommen. Die Bauteiltemperaturüberhöhung kann dadurch gegenüber der vorhergehenden Simulation deutlich reduziert werden.
• 3.19 Gittertemperatur des verkleinerten SOI-MOSFETs mit dünner vergrabener Oxidschicht. Die Wärmeabfuhr erfolgt teilweise über die vergrabene Oxidschicht. Die Reduktion des Abstandes von Source und Drain vermindert weiters die Bauteiltemperaturüberhöhung.
• 3.20 Potential und Bandkantenpotentiale am Silizium-Germanium Bipolartransistor $V_{EC}=1.0\mathrm{V}$
• 3.21 Gittertemperaturverlauf mit einem sehr großen thermischen Widerstand am Kollektor. Obwohl über den Kontakt so gut wie keine Wärme abgeführt wird, bildet sich ein Wärmefluß zum Kollektor aus. Die zum Kollektor strömende Wärmeenergie wird großteils dazu benötigt, die Austrittsenergie der Elektronen beim Überwinden der Halbleiter-Metallgrenzschicht zur Verfügung zu stellen.
• 3.22 Gittertemperaturverlauf mit einer NEUMANN-Randbedingung am Kollektor. Bei dem Modell wird die Austrittsarbeit der Elektronen am Kollektorkontakt, und der damit verbundene Wärmeentzug des Kristallgitters nicht berücksichtigt. Durch die NEUMANN-Randbedingung am Kollektor kann die im Bauteil generierte Wärme nur über den Emitterkontakt abfließen. Dies bewirkt die stärkste Bauteiltemperaturüberhöhung im Kollektor.
• 3.23 Transiente Simulation einer Diode t=10^-7s.
• 3.24 Transiente Simulation einer Diode t=$7\cdot10^{-7}$s.
• 3.25 Transiente Simulation einer Diode t=$2\cdot10^{-6}$s.
• 3.26 Stationäre Simulation einer Diode (t=$\infty$).
• 3.27 Ausgangskennlinie des simulierten MOSFET ($V_S=V_B=0\mathrm{V}, V_G=3\mathrm{V}$).
• 3.28 Temperaturverlauf des simulierten MOSFETs nach einer Periode ($V_S=V_B=0\mathrm{V}, V_G=3\mathrm{V}$). Der Großteil der elektrischen Energie verbleibt als thermische Energie im Bauteil.
• 3.29 Temperaturverlauf des MOSFETs nach der integralen Simulation ($V_S=V_B=0\mathrm{V}, V_G=3\mathrm{V}$). Innerhalb einer Periode fließt soviel thermische Energie aus dem Bauteil ab, wie elektrische Energie zugeführt wurde.
• 3.30 Temperaturverlauf des SOI-MOSFET nach einer Periode ($V_S=V_B=0\mathrm{V}$, $V_G=4\mathrm{V}$). Angelegt ist ein Dreieckssignal mit der Periodendauer von t=10^-6s. Die isothermen Kontakte sind mit 300K angenommen. Die aktive Siliziumschicht beträgt 90nm. Aufgrund der schlechten thermischen Leitfähigkeit des Oxides, kann die generierte Wärme nur ca. $1\mu\mathrm{m}$ in das Oxid eindringen.
• 3.31 Temperaturverlauf des SOI-MOSFET nach der integralen Simulation ($V_S=V_B=0\mathrm{V}, V_G=4\mathrm{V}$). Angelegt ist ein Dreieckssignal mit der Periodendauer von t=10^-6s. Die isothermen Kontakte sind mit 300K angenommen. Die aktive Siliziumschicht beträgt 90nm.
• 4.1 Schematische Struktur des Leckstrombauteils.
• 4.2 Strom-Spannungskennlinien bei unterschiedlichen Gittertemperaturen. Die Simulationen entsprechen den durchgezogenen Linien, die Messungen sind durch Quadrate angedeutet.
• 4.3 Kollektorwirkung der Isolation auf den in der Raumladungszone generierten Löcherstrom. Die angelegte ,,Buried Layer`` - Isolationsspannung beträgt 90V, die Simulationstemperatur 500K.
• 4.4 Isolationsstrom bei unterschiedlichem Abstand der Isolation zum ,,Buried Layer``. Der Abstand 0.0 entspricht dem Originallayout. Bei negativem Versatz ist die Isolation näher beim ,,Buried Layer``.
• 5.1 Energieverhältnisse des Leitungsbandes und der Fehlstelle in der Raumladungszone.
• 5.2 Feldfaktoren $\Gamma_n=\Gamma_p$ für Silizium bei 200K, 300K und 500K in Abhängigkeit des Feldes. Das Fehlstellenenergieniveau ist gleich dem intrinsischen Niveau. Das Modell entspricht der Gleichung 5.9.
• 5.3 Bandkantendiagramm eines pn-Überganges in Sperrichtung. Nur im Bereich dx kann Band zu Band-Tunneln stattfinden.
• 5.4 Bandkantenverlauf der ESAKI-Diode ohne angelegte Spannung.
• 5.5 IV-Kennlinie der ESAKI-Diode im Temperaturbereich 300K und 500K. Die verwendeten Modelle entsprechen den Gleichungen (5.20), (5.2) und (5.4) für fehlstellenunterstütztes Band zu Band-Tunneln (TBB) und direktes Band zu Band-Tunneln (BB).
• 5.6 IV-Kennlinie der ESAKI-Diode im Temperaturbereich 300K und 500K. Die verwendeten Modelle entsprechen den Gleichungen (5.23), (5.19) und (5.9). Man erkennt die stärkere Bewertung des fehlstellenunterstützten Band zu Band-Tunnelns (TBB) im Vergleich zur vorhergehenden Simulation.
• 6.1 Generationsraten pro Zeit und Teilchen.
• 6.2 Typische Substratstromkennlinien.
• 6.3 Schematische Darstellung des Stromflusses nach dem Abschnürpunkt.
• 6.4 Stromdichteverteilung im Punkt maximaler Generation bei einer Gatespannung von 3V.
• 6.5 Stromdichteverteilung im Punkt maximaler Generation bei einer Gatespannung von 1V.
• 6.6 Temperaturverlauf der Elektronen ($V_G\!=\!\mathrm{1V}, V_D\!=\!\mathrm{3V}, V_S\!=\!V_B\!=\!\mathrm{0V}$).
• 6.7 Multiplikationsfaktoren für den $\mathrm 0.4\mu m$ Bauteil ($\mathrm V_{S}\!=\!V_{Sub}\!=\!0V$). Die Elektronentemperaturen entsprechen den Werten in den Punkten maximaler Generation.
• 6.8 Multiplikationsfaktoren für den $\mathrm 1.0\,\mu m$ Bauteil ($\mathrm V_{S}\!=\!V_{Sub}\!=\!0V$). Die Elektronentemperaturen entsprechen den Werten in den Punkten maximaler Generation.
• 6.9 Generationsraten der Drift-Diffusionssimulation ($V_{S}\!=\!V_{Sub}\!=\!0\mathrm V, V_D\!=\!3\mathrm V$, $V_G\!=\!1\mathrm V$).
• 6.10 Generationsraten der hydrodynamischen Simulation ($V_{S}\!=\!V_{Sub}\!=\!0\mathrm V, V_D\!=\!3\mathrm V, V_G\!=\!1\mathrm V$).
• 6.11 Die simulierte Überspannungsschutzstruktur.
• 6.12 Gemessene Ströme im Temperaturbereich von 298K bis 523K.
• 6.13 Gemessene Ströme ohne SRH-Beitrag der Epitaxie/p-Gebiet Raumladungszone.
• 6.14 Simulierte Ströme ohne SRH Beitrag der Epitaxie/p-Gebiet Raumladungszone.
• 6.15 Die Trägerkonzentrationen bei $298\mathrm{K}$. Die Kurven mit den Dreiecken bezeichnen die Konzentrationen vor dem Durchbruch bei einer Spannung von $6.3\mathrm{V}$. Die Kurven mit den Kreisen bezeichnen die Konzentrationen nach dem Durchbruch bei einer Spannung von $6.4\mathrm{V}$. Die Position der maximalen Elektronengenerationsrate liegt bei $0.41\mu\mathrm{m}$ und bewirkt an dieser Stelle die Zunahme der Löcherkonzentration. Die Zunahme der Elektronenkonzentration an der Position $0.46\mu\mathrm{m}$ wird durch das Maximum der Löchergenerationsrate an dieser Stelle hervorgerufen. Das elektrische Feld bei einer Spannung von $6.3\mathrm{V}$ ist ebenfalls dargestellt.
• 6.16 Trägererwärmung im untersuchten Bauteil bei einer Anodenspannung (linksseitig) von $4\mathrm{V}$. Nur das SRH-Modell ist eingeschaltet. Die Elektronen driften von rechts nach links.
• 6.17 Trägererwärmung im untersuchten Bauteil bei einer Anodenspannung (linksseitig) von $4\mathrm{V}$. Nur das SRH- und TBB-Modell ist eingeschaltet. Die Elektronen driften von rechts nach links. Der Verlauf der TBB-Generationsrate ist ebenfalls dargestellt.
• 6.18 Trägererwärmung im untersuchten Bauteil bei einer Anodenspannung (linksseitig) von $4\mathrm{V}$. Die Ergebnisse entsprechen den Modellgruppen der SRH/TBB/BB- und SRH/TBB/BB/HD-II-Prozesse. Die Elektronen driften von rechts nach links. Der Verlauf der BB-Generationsrate ist ebenfalls dargestellt.
• 6.19 Durchbruchsimulationen bei 298K mit unterschiedlichen Modellparametern. Das in diesem Abschnitt beschriebene Modell ist zusammen mit einem Modell ohne Trägerkühlung dargestellt. Zusätzlich sind Durchbruchsimulationen mit zwei unterschiedlichen Bandparametern (6.12) gezeigt.