VU Mikroelektronik Zuverlässigkeit: Bauelemente

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Lernaufwand

Beschreibung

Das Hauptziel der Lehrveranstaltung ist die grundlegende Erkenntnis, dass sich idealisierte elektronische Bauelemente von realen elektronischen Bauelementen unterscheiden.  Ein wichtiger Unterschied und Thema dieser VU ist, dass sich die elektrischen Eigenschaften der Bauelemente im realen Fall mit der Zeit ändern, im Allgemeinen durch das Entstehen von Defekten.  In der Regel kann deshalb die geforderte Funktionalität des Bauelements nur für eine bestimmte Zeitspanne gewährleistet werden. Daraus ergibt sich der Begriff der Bauelementzuverlässigkeit. Die Änderungen der elektrischen Eigenschaften werden meistens als Verschlechterung (Degradation) des Bauteils gesehen.  Mit der fortschreitenden Miniaturisierung der Bauelemente wird das genaue physikalische Verständnis dieser Degradationsprozesse immer wichtiger. Auf Grund der Komplexität des Problems sind derzeit viele wichtige Zuverlässigkeitsprobleme leider nur unzureichend verstanden.  Als unangenehme Konsequenz existieren zahlreiche konkurrierende und widersprüchliche Theorien für ein und das selbe Phänomen. In dieser VU werden die wichtigsten theoretischen Grundlagen der Baualementzuverlässigkeit vermittelt, die es erlauben, den jeweils aktuellen Stand der Forschung kritisch zu hinterfragen und die einzelnen Erklärungen zu verstehen und zu bewerten.

Das Verständnis von Zuverlässigkeitsproblemen erfordert ein Wissen in mehreren Gebieten, welche im Grundstudium ETIT nur gestreift werden. Dies liegt daran, dass in Zuverlässigkeitsproblemen nicht nur eine hinreichend genaue Beschreibung der Elektronen wichtig ist, sondern zusätzlich noch das Verhalten der Atome näher betrachtet werden muss, da auf Grund von Stressbedingungen chemische Bindungen gebrochen werden. Dieses Zusammenspiel der Elektronen und Kerne ist essentiell für das Verständnis vieler relevanter elektro-chemischer Reaktionen. Des weiteren sind moderne Bauelemente so klein, dass einzelne Defekte einen signifikanten Einfluss auf das Bauelementverhalten haben können und daher z.B. als Schwellspannungsverschiebung oder Beweglichkeitsreduktion sichtbar werden. Die Erzeugung dieser Defekte kann mit stochastischen Prozessen (Markov Prozessen) beschrieben werden.  Diese VU vermittelt nun die theoretischen Grundlagen aus den Gebieten der Festkörperphysik, Chemie und Wahrscheinlichkeitsrechnung, welche für das Verständnis von Zuverlässigkeitsproblemen wichtig sind.


Schlagwörter: Idealisiertes im Vergleich zum realen Bauelementverhalten, Variabilität, ideale Kristalle und Grenzflächen im Vergleich zu realen Strukturen, Defekte, Grundlagen Defektphysik, Grundlagen chemischer Reaktionen und stochastische/deterministische Beschreibungsmethoden, Interaktion Defekte/Bauelement, wichtige Degradationsphenomäne (NBTI/PBTI, hot carriers, TDDB), Rauschen (RTN, 1/f).

  • LVA-Nummer: 360.233
  • ECTS: 3.0
  • Stunden: 2

Module

Vortragende

Klaus-Tibor Grasser

Email: klaus-tibor.grasser@tuwien.ac.at
TISS: Klaus-Tibor Grasser

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