Abschätzung der elektrischen Eigenschaften zukünftiger CMOS-Transistoren
Studien-/ Diplom- /Bachelor- /Masterarbeit
Bearbeitungsstatus:
laufend
Bearbeiter:
Roland Nagy
Betreuer:
- Burenkov, Alex (FHG-IISB, Tel. 09131/761-255, E-Mail: alex.burenkov@iisb.fraunhofer.de
- Prof. Dr. rer. nat. Lothar Frey
Beschreibung
Geeignet für Studienfach: Elektrotechnik
Ein zentraler Faktor für die rasante Entwicklung der Mikroelektronik in den letzten 30 Jahren ist die exponen-tielle bzw. logarithmische Skalierung der Anzahl der Transistoren pro Fläche und der Arbeitsgeschwindigkeit von Prozessoren, bzw. der Kosten pro Funktion, entsprechend des berühmten Mooreschen Gesetzes. Seit 2000 werden jeweils die weiteren in den nächsten 15 Jahren zu erwartenden Verbesserungen sowie die dazu nötigen Forschungsleistungen in der „International Technology Roadmap for Semiconductors" ITRS abgeschätzt bzw. spezifiziert. Hieran ist das Fraunhofer IISB unter anderem durch die Leitung der Gruppe „Modeling and Simulation" der ITRS beteiligt.
Die in der ITRS vorhergesagte Entwicklung der elektrischen Daten von CMOS Transistoren als einem der wichtigsten Technologietreiber basiert bisher weitgehend auf semiphysikalischen Extrapolationen aus gemessenen historischen Daten. Im Gegensatz hierzu erlaubt die gekoppelte Prozess- und Bauelementesi-mulation auch die Berücksichtigung von Effekten, die bei bisher industriell produzierten Bauelementen allenfalls von untergeordneter Bedeutung waren, bei weiter schrumpfenden Bauelementen mit Gatelängen von 20 nm oder darunter aber das Bauelementeverhalten stark beeinflussen werden. Hierzu zählen u.a. quantenmechanische oder ballistische Effekte beim Ladungsträgertransport, die Erwärmung der Bauelemen-te im Betrieb oder Schwankungen bei der Bauelementeherstellung. Viele dieser Effekte lassen sich bereits jetzt mit an LEB und IISB verfügbaren Simulationsprogrammen vorausberechnen. Hierzu gehört neben eigenen Programmen auch das kommerzielle Programm SENTAURUS, das in der Industrie am Weitesten verbreitet ist.
Ziel der Arbeit ist eine Verbesserung der Vorhersage dieser Bauelementeeigenschaften unter Verwendung der genannten Programme und der in der ITRS spezifizierten Bauelementearchitekturen und -abmes¬sun¬gen. Die Ergebnisse sollen mit den bisherigen Abschätzungen aus der ITRS sowie - soweit verfügbar - mit veröffentlichten experimentellen Ergebnissen verglichen werden. Durch Auswahl der zu betrachtenden Architekturen und Zielparameter wird der Umfang an die Art der Arbeit (Diplom, Bachelor oder Master) angepasst.
Die Arbeit wird in der Abteilung Technologiesimulation des Fraunhofer Instituts für integrierte Systeme und Bauelemente durchgeführt.