Simulation of interface states generated during stress in MOSFETs

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird die Simulation von Oberflächendefekten in MOS-Strukturen und deren Generierung unter Stress präsentiert. Zuerst werden die Auswirkungen verschiedener Arten von Oberflächendefekten und deren mathematische und algorithmische Behandlung während der Simulation besprochen. Dabei wird das Hauptaugenmerk auf amphoterische Defekte gelegt, da diese am häufigsten durch Stress an der Halbleiter-Oxide-Schnittstelle erzeugt werden. Die Auswirkungen der verschiedenen Oberflächendefekte auf Bauteilparameter, wie Einsatzspannung, wird anhand von Kapazitäts-Spannungs-Kurven gezeigt. In den letzten zwei Kapitel werden einfache Modelle zur Generierung von Oberflächendefekten unter Stress und deren Auswirkungen auf Bauteilparameter besprochen und anhand von Simulationsergebnissen gezeigt.<br />

In this thesis the simulation of interface states in MOS-structures generated during stress, like high temperature or high contact voltages, is presented. At first the impact of various types of interface states and their mathematical and algorithmic treatment during device simulation are discussed. Where the main emphasis is laid on amphoteric traps, since this type of interface state is most prevalent in stress generated defects at the oxide-semiconductor-interface of MOS-structures, like MOSFETs. The impact of various types of interface states on device parameters, like the threshold voltage, is shown using capacitance-voltage-characteristics. In the last two chapters simple models for interface state generation under stress conditions and device parameter degrading effects are disscussed and simulation results are presented.