Modellierung gekoppelter Effekte in Mikrosystemen auf ...
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86 4 MODELLIERUNG AUF KONTINUIERLICHER FELDEBENE<br />
Spannung an der n-Wanne immer weiter vorgespannt wird. Aufgrund der dadurch entstehenden<br />
Bandverbiegung fließen M<strong>in</strong>oritätsladungsträger, d.h. Löcher aus dem n-dotierten<br />
Bereich ab, so daß es hier nie zu Inversion, also auch nicht zu e<strong>in</strong>em lateralen Kurzschluß<br />
kommt.<br />
Die wesentlichen Charakteristika der CV-Kennl<strong>in</strong>ie der Referenzstruktur können also<br />
durch die erste Simulation bereits wiedergegeben und erklärt werden, allerd<strong>in</strong>gs zeigen<br />
sich noch deutliche Abweichungen von der gemessenen Kurve, <strong>in</strong>sbesondere <strong>in</strong> den Steigungen<br />
entlang der gesamten Kennl<strong>in</strong>ie. Die Übergänge im Bereich der Schwellspannungen<br />
s<strong>in</strong>d zu scharf und teilweise auch verschoben verglichen mit den Messungen.<br />
Für den Bereich positiver Spannungen liegt dies, wie <strong>in</strong> Abb. 4.37 zu sehen ist, daran, daß<br />
die laterale Ausdiffusion der Dotiergebiete noch nicht berücksichtigt wurde. Da über die<br />
Größe der lateralen Diffusion ke<strong>in</strong>e Meßwerte vorlagen, wurden Werte dafür durch Prozeßsimulation<br />
ermittelt. Die mit dem modifizierten Modell erhaltene Kennl<strong>in</strong>ie zeigt für<br />
Spannungen oberhalb ¨ 15 V bereits e<strong>in</strong>e sehr gute Übere<strong>in</strong>stimmung. Durch E<strong>in</strong>beziehen<br />
der lateralen Ausdiffusion wird e<strong>in</strong> Übergangsbereich zwischen p- und n-dotiertem<br />
Gebiet erzeugt, <strong>in</strong> dem e<strong>in</strong> allmähliches Ausbilden des Elektronenkanals, bzw. für negative<br />
Spannungen des Löcherkanals erfolgt, und die Kapazität dabei kont<strong>in</strong>uierlich steigt.<br />
Der sprungartige Übergang bei � 10 V wird dadurch abgemildert, und die Steigung der<br />
Kurve entspricht nun den Messungen. Die verbleibenden Diskrepanzen, v.a. im Bereich<br />
von ¨ 20 V, werden <strong>auf</strong> noch nicht berücksichtigte Nichtidealitäten wie Grenzflächenund<br />
Oxidladungen zurückgeführt, über deren Konzentration und Eigenschaften allerd<strong>in</strong>gs<br />
ke<strong>in</strong>e Messungen vorlagen. Anzunehmen ist aber, daß <strong>auf</strong>grund des Freiätzprozesses die<br />
Konzentrationen Werte, die für CMOS-Prozesse typisch s<strong>in</strong>d, auch deutlich überschreiten<br />
können. Abb. 4.37 zeigt, daß exemplarisch e<strong>in</strong>geführte Grenzflächenladungen die<br />
Schwellspannung zum e<strong>in</strong>en verschieben, zum andern die Kennl<strong>in</strong>ie abflachen, wodurch<br />
sich die Simulation <strong>in</strong> diesem Bereich den Messungen weiter annähert. Leichte Defizi-<br />
Abbildung 4.37: CV-<br />
Charakteristik der Referenzstruktur:<br />
Vergleich zwischen<br />
Simulation und Messung. Die<br />
Spannungsrampe liegt an der<br />
Membran. Wenn laterale Ausdiffusion<br />
und Grenzflächenladungen<br />
berücksichtigt werden,<br />
ergibt sich e<strong>in</strong>e gute Übere<strong>in</strong>stimmung<br />
mit der gemessenen<br />
Charakteristik.<br />
Kapazität [pF]<br />
2.4<br />
2.2<br />
2.0<br />
1.8<br />
1.6<br />
1.4<br />
mit lat. Diff.&Grenzflächenlad.<br />
mit lateraler Diffusion<br />
Messung<br />
−30 −20 −10 0 10 20 30<br />
Spannung [V]