Wiederholtes Schalten einer induktiven Last ist besonders kritisch für die Langzeitstabilität Lateraler DMOS-Transistoren. In diesem Betriebsmodus werden in erhöhtem Maße hochenergetische Ladungsträger generiert, welche zu einer Schädigung des Oxids bzw. der Si/SiO2-Grenzfläche führen. Der damit verbundene Ladungsaufbau führt zu einer Änderung der Potentialverteilung im Transistor und ändert damit dessen spannungsabhängigen Widerstand, was ab einem gewissen Schädigungsniveau die Funktion des gesamten Schaltkreises beeinträchtigt. Somit ist das Verständnis der zur Degradation beitragenden physikalischen Vorgänge im Transistor von großer Relevanz, um durch entsprechende Verbesserungen des Herstellungsprozesses und der Transistorgeometrie die Anfälligkeit für Schädigung durch heiße Ladungsträger zu minimieren. Des Weiteren dient ein vertieftes Wissen um den Degradationsmechanismus zur Entwicklung von Modellen, welche die Degradation als Funktion der zeitabhängigen Belastung im Produktschaltkreis abbilden und prognostizieren. Diese Modelle sind von großer Bedeutung für die Abschätzung des Schädigungsniveaus nach einer vom jeweiligen Produkt abhängigen Belastungssequenz. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist deshalb sowohl die Analyse des Degradationsverhaltens Lateraler DMOS-Transistoren als auch die Entwicklung von validen Modellen, die die durch heiße Ladungsträger bedingte Alterung kritischer Transistorparameter simulieren. Durch den Einsatz von verschiedenen experimentellen Methoden sowie Bauelement-Simulation wird ein umfassendes Verständnis des von der elektrischen Belastungsbedingung abhängigen Degradationsverhaltens entwickelt. Neben der Durchführung von Bauelementsimulation unter Verwendung von Standardmodellen wird außerdem auf die Ergebnisse von Monte-Carlo-Simulation zurückgegriffen, welche von Prof. Jungemann im Rahmen einer Kooperation mit dem Institut für Mikroelektronik und Schaltungstechnik der Universität der Bundeswehr Neubiberg durchgeführt wurden. Es wird gezeigt, dass Degradation unter Berücksichtigung der Mess- und Simulationsergebnisse bei den für die Modellierung relevanten Arbeitspunkten in erster Linie durch heiße Elektronen ausgelöst wird, welche ein Injektionsmaximum im unteren Teil des kanalseitigen Birdsbeak aufweisen. Mittels thermischer Finite-Elemente-Simulation unter Verwendung des Simulators TESI wird gezeigt, dass Eigenerwärmungseffekte beim verwendeten Testtransistor aufgrund der geringen Größe keinen signifikanten Einfluss auf die Modellvorhersage beim für die Validierung des Modells benutzten Anwendungsfall des wiederholten spannungsbegrenzten Schaltens einer induktiven Last haben. Es kann weiterhin gezeigt werden, dass Erholungseffekte auf den der Messung zugänglichen Zeitskalen ebenfalls so klein sind, dass sie bei der Entwicklung eines Modells zur Vorhersage der Degradation in diesem Betriebsmodus nicht berücksichtigt werden müssen. Schließlich wird, basierend auf herkömmlichen Degradationsmodellen, ein verbessertes Modell zur Vorhersage des Degradationsverhaltens im Gleichspannungsbetrieb vorgestellt, welches die DC-Degradation im für die Modellierung des Degradationsverhaltens im gepulsten Anwendungsfall relevanten Arbeitsbereich abbildet. Ausgehend hiervon wird ein numerischer Algorithmus entwickelt, der die Degradation im dynamischen Betriebsmodus modelliert. Alternativ hierzu wird ein verkürztes analytisches Modell präsentiert, welches sich zur Implementierung in einen Schaltkreissimulator eignet.     «

Wiederholtes Schalten einer induktiven Last ist besonders kritisch für die Langzeitstabilität Lateraler DMOS-Transistoren. In diesem Betriebsmodus werden in erhöhtem Maße hochenergetische Ladungsträger generiert, welche zu einer Schädigung des Oxids bzw. der Si/SiO2-Grenzfläche führen. Der damit verbundene Ladungsaufbau führt zu einer Änderung der Potentialverteilung im Transistor und ändert damit dessen spannungsabhängigen Widerstand, was ab einem gewissen Schädigungsniveau die Funktion des ges...     »