Efficient multisubband device simulations for nanoscaled field effect transistors including high-k dielectrics and III-V materials

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Seit Kurzem werden bei der Herstellung von integrierten Schaltungen aus Silizium sogenannte “Technology Boosters” wie SiGe, uniaxiale Verzerrung, Gateoxide mit hohen dielektrischen Konstanten und metallische Gateelektroden verwendet. Selbst III-V Halbleiter werden aufgrund ihrer exzellenten Elektronenbeweglichkeit als Kanalmaterialien in Erwägung gezogen. Ein Nachteil ist die schlechte Leistung der III-V-PMOSFETs bedingt durch die geringe Löcherbeweglichkeit, die eventuell mit den gleichen Mitteln verbessert werden kann wie die von Silizium. Ziel dieses Projekts ist es, die Entwicklung neuer MOS-Bauelemente durch systematische Untersuchung aller technologischen Optionen durch zuverlässige Simulationen zu unterstützen. Ein bestehender Simulator, der die 6 × 6 •p Schrödinger-, Poisson- und Boltzmann-Gleichung für allgemein verzerrtes Silizium oder SiGe und beliebige Oberflächen- und Kanalorientierungen löst, soll auf den Fall von Gatematerialien mit hohen dielektrischen Konstanten, metallischen Gateelektroden und III-V Halbleitern erweitert werden. Dies erfordert die Entwicklung von Streumodellen für Gatematerialen mit hoher dielektrischer Kontante und die Erweiterung der 6×6  • p Schrödinger-Gleichung auf III-V Materialien und N-Bänder. Die Boltzmann-Gleichung wird mit einem neuen, deterministischen Ansatz gelöst, der effizienter ist als der übliche Monte-Carlo-Algorithmus. Aufbauend auf den neusten Fortschritten bei determistischen Verfahren und einem Newton-Raphson-Ansatz für alle drei Gleichungen soll die Effizienz der Lösungsmethode weiter gesteigert werden. Damit neben dem Transport auch die Hochfrequenzeigen- schaften untersucht werden können, soll das Modell auf Kleinsignalanalyse und Rauschen erweitert werden.