Untersuchung von laserprozessierten titanbasierten p-Kontakten auf 4H-SiC (Masterarbeit)
– Betreuer:
Dr. Carsten Hellinger (FHG-IISB, Tel. 09131 / 761-590 , E-Mail: carsten.hellinger@iisb.fraunhofer.de)
Prof. Dr.-Ing. habil. Jörg Schulze
– Beschreibung:
Im Rahmen der Masterarbeit sollen titanbasierte Ohmkontakte auf 4H-SiC durch Laserbearbeitung hergestellt werden. Dazu sind neben einer Literaturrecherche zu geeigneten Prozessparametern auch ganzflächige TiAl-Schichten und TLM-Strukturen zur Parameterevaluation herzustellen und diese zu charakterisieren.
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Michael Thum |
Untersuchungen zur Herstellung eines Gate-all-around Transistors (Masterarbeit)
– Betreuer:
Anne-Marie Lang (M. Sc.)
Prof. Dr.-Ing. habil. Jörg Schulze
– Beschreibung:
In der Arbeit soll sich mit planaren und vertikalen MOS-Kapazitäten beschäftigt werden.
Zunächst sollen Tests auf Silizium mit high-k Dielektrika durchgeführt und anschließend elektrisch charakterisiert werden. Dabei sollen u. a. die Einflüsse von Temperatur, Atmosphäre und Dauer auf die Qualität von HfOx untersucht werden. Diese Parameter sollen als Startwerte für die Übertragung auf Ge-MOS Kapazitäten dienen.
Ziel dieser Arbeit soll sein, Startparameter zu finden, die zur Herstellung von Gate-all-around Transistoren dienen.
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Fabian Margerl |
Herstellung und Charakterisierung des Bor-4H-SiC Übergangs (Bachelorarbeit)
– Betreuer:
Jan Dick (M. Sc.)
Prof. Dr.-Ing. habil. Jörg Schulze
– Beschreibung:
Wird in Kürze eingestellt.
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Julia Wimmer |
TCAD Modellierung von 4H-SiC-MOS-Transistoren einer hochtemperaturfähigen CMOS-Technologie (Masterarbeit)
– Betreuer:
Julian Schwarz (M. Sc.)
Dr. Mathias Rommel (FHG-IISB, Tel. 09131 / 761-108 , E-Mail: mathias.rommel@iisb.fraunhofer.de)
Prof. Dr.-Ing. habil. Jörg Schulze
– Beschreibung:
Der LEB und das Fraunhofer IISB entwickeln seit mehreren Jahren gemeinsam eine hochtemperaturfähige (bis zu 600 °C) 4H-SiC-CMOS-Technologie. Während 4H-SiC-Leistungs-MOSFETs (ausschließlich nMOS-FETs) schon sehr detailliert untersucht und modelliert worden sind, ist dies für Kleinsignal-Transistoren nicht der Fall. Speziell für 4H-SiC-pMOSFETs gibt es noch unzureichende Untersuchungen zum Einfluss der 4H-SiC/Oxid-Grenzfläche auf das elektrische Verhalten der Transistoren. Weiterhin ist die Herstellung ohmscher Kontakte auf den Drain- und Sourcegebieten der pMOSFETs Gegenstand der Forschung und Entwicklung. Schließlich gibt es bei der p-Dotierung mittels Ionenimplantation und anschließendem Ausheilen, wie sie ge-rade für Source und Drain der pMOSFETs entscheidend ist, noch nicht vollständig verstandene Effekte. Ins-besondere die Temperaturabhängigkeit der auftretenden Komponenten der Ladungsträgerbeweglichkeit spielt für das elektrische Verhalten eine große Rolle und ist wenig untersucht, speziell für pMOSFETs.
Im Rahmen dieser Arbeit soll mittels TCAD (Technology Computer Aided Design) Modellierung das elektrische Verhalten sowohl der pMOSFETs als auch der nMOSFETs untersucht werden und durch Identifikation der relevanten physikalischen Effekte und Parametrisierung derselben eine Korrelation zwischen Simulation und vorhandenen Messergebnissen erreicht und kritisch diskutiert werden. Schwerpunkte liegen dabei auf den pMOSFETs sowie dem Temperaturverhalten der MOSFETs.
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reserviert Jiahe S. |
A Study on the Multi-Trigger Resist by Adaption of the RoadRunner Model for EUV Lithography (Masterarbeit)
– Betreuer:
PD Dr. rer. nat. Andreas Erdmann
Prof. Dr.-Ing. habil. Jörg Schulze
– Beschreibung:
This proposed master’s thesis aims to address challenges in the field of optical lithography by focusing on the modeling and simulation of Multi-Trigger Resist, an important photoresist material for the next-generation Extreme Ultraviolet (EUV) lithography. Advancements in EUV lithography are made possible by the study of potential photoresist formulations, that have the potential to simultaneously increase resolution and sensitivity while maintaining acceptable feature roughness.
The research goal is to adapt the RoadRunner Model, a photoresist model that finds application in Optical Proximity Correction and rapid photoresist simulations. Through the application of the RoadRunner Model and the implementation of photon and molecule stochastics, this thesis seeks to model and simulate Multi-Trigger Resist focusing on the influence of different parameters.
In order to achieve these goals, the thesis will do a number of tests to determine the Multi-Trigger Resist’s intrinsic capabilities in the context of EUV lithography. This evaluation will take into account the photoresist’s performance across a range of variable parameters. The thesis will also examine the RoadRunner Model’s accuracy in simulating the Multi-Trigger Resist. The model’s capabilities and suitability for simulating the behavior of this specific photoresist will be revealed through assessments and evaluations.
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Thiago José dos Santos |
Characterization and Reliability of SiC MOSFETs up to 500 °C (Masterarbeit)
– Betreuer:
Rommel, Mathias (FHG-IISB, Tel. 09131 / 761-108 , E-Mail: mathias.rommel@iisb.fraunhofer.de)
May, Alexander (FHG-IISB, Tel. 09131 / 761-646 , E-Mail:alexander.may@iisb.fraunhofer.de)
Prof. Dr.-Ing. habil. Jörg Schulze
– Beschreibung:
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Shuyue Yao |
Analyse und Modellierung mikrospektrometrischer Messungen an Dünnschichtsystemen unter Einsatz von Polarisationsoptiken (Masterarbeit)
– Ansprechpartner:
Julian Schwarz (M. Sc.)
Michael Niebauer (M. Sc.)
Prof. Dr.-Ing. habil. Jörg Schulze
– Beschreibung:
Durch Mikrospektroskopie können vielfältige Schichtstapel untersucht werden. Durch komplexe Modellierung via Transfer-Matrix-Methoden können Parameter der einzelnen Schichten wie die Dicke zerstörungsfrei ermittelt werden. Die präzise Bestimmung der Dicke anhand von Reflexionsmessungen wurde an LEB und IISB bereits durch Vorarbeiten an verschiedenen Mikrospektroskopiesystemen bewiesen. Zu Beginn der Arbeit soll die entwickelte modulare Parametrisierung auf ein neu erworbenes System angewendet werden.
Zuerst steht die Bestimmung nötiger Korrekturfunktionen und die Bewertung der Konformität von Messung und Modell mithilfe umfänglich bekannter Referenzproben im Vordergrund. Darauf aufbauend ist die Weiterentwicklung der mikrospektroskopischen Methodik sowohl auf Modell- als auch Praxisebene durchzuführen. Es soll ein fundiertes Verständnis der am neuen System erstmals vorhandenen Möglichkeit der Polarisationsoptik mit linearen Polarisatoren und Analysatoren am Mikrospektroskopieaufbau gewonnen werden. Hierzu gehört die Synchronisation von physischer Polarisationsrichtung und Bildgebung mittels Kamerabild. Im Anschluss ist die akkurate Modellierung von Reflexionsmessungen mit linear polarisiertem Licht nachzuweisen. Ziel der zu entwickelnden Verbesserungen ist die Bestimmung der Kristallachsenorientierung von biaxial (anisotropen) Materialien am Beispiel von schwarzem Phosphor. Die gewonnenen Informationen sollen getrennt von dieser Masterarbeit in einem Promotionsprojekt zur Verbesserung der elektrischen Charakteristik von Feldeffektransistoren aus schwarzem Phosphor verwendet werden, indem die Ladungsträgerbeweglichkeit durch gezielte Orientierung des Kanals optimiert wird.
Eine zusätzliche Option bei schnellem Voranschreiten stellt eine erste grundlegende und systematische Evaluation der bereits grundsätzlich vorhandenen Modellierung von mikrospektroskopischen Transmissionsmessungen dar. Neben der grundsätzlich zu erweiternden Modellierung der Transmission können auch hier aufbauende Untersuchungen mit polarisiertem Licht stattfinden.
Die wesentlichen Ziele der Arbeit sind der Verständnisgewinn über den Einsatz von polarisiertem Licht in der Mikrospektroskopie und die Modellierung solcher Messungen. Die daraus resultierenden Erkenntnisse sind für die Bestimmung der Orientierung der Kristallachsen von anisotropen Materialien nötig und damit von großer Bedeutung für die Verbesserung der Bauelementeigenschaften aus solchen Materialien.
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Roua Ghzal |
Charakterisierung und Optimierung von Verstärkerschaltungen auf Siliciumcarbid (4H-SiC) (Masterarbeit)
– Ansprechpartner:
Rommel, Mathias (FHG-IISB, Tel. 09131 / 761-108 , E-Mail: mathias.rommel@iisb.fraunhofer.de)
Schraml, Michael (FHG-IISB, Tel. 09131 / 761-352 , E-Mail: michael.schraml@iisb.fraunhofer.de)
TU Ilmenau
– Beschreibung:
Siliciumcarbid (4H-SiC) ist für Sensoren und mikroelektronischen Schaltungen bei hohen Temperaturen sowie in harschen Umgebungen aufgrund seiner thermischen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften besonders geeignet. Für verschiedene Sensortypen werden integrierte Schaltungen (u.a. Operationsver-stärker, Differenzverstärkerstufen, Stromquellen, etc.) benötigt, um die Sensorsignale on-Chip aufzubereiten. Im Rahmen dieser Arbeit sollen daher zunächst vorhandene Verstärkerschaltungen auf SiC bei Temperaturen von 20 bis 300°C vermessen und charakterisiert werden (je nach zeitlichem Verlauf auch bei höheren und tieferen Temperaturen). Anschließend müssen diese Schaltungen in SPICE (Cadence Virtuoso & Spectre) simuliert werden und mit dem Verhalten der realen Bauelementen verglichen werden. Ausgehend davon sollen die Verstärkerschaltungen für einzelne Sensoren und Anwendungen optimiert werden. Die Arbeit richtet sich vorwiegend an Studierende der Richtungen EEI und Mechatronik. Grundkenntnisse in SPICE-Simulation und Schaltungstechnik sind von Vorteil (ansonsten Einarbeitung möglich).
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C. Bodla |
Modellierung von 4H-SiC CMOS-Transistoren für sehr hohe Betriebstemperaturen (Masterarbeit)
– Ansprechpartner:
Rommel, Mathias (FHG-IISB, Tel. 09131 / 761-108 , E-Mail: mathias.rommel@iisb.fraunhofer.de)
Rossi, Chiara (FHG-IISB, Tel. 09131 / 761-290 , E-Mail: chiara.rossi@iisb.fraunhofer.de)
Extern
– Beschreibung:
Logikschaltungen, die in rauen Umgebungen, d. h. bei sehr hohen Temperaturen (z. B. > 300 °C) oder unter Strahlungseinfluss, eingesetzt werden müssen, können nicht in der Standard-Silizium-CMOS-Technologie hergestellt werden. Als Material für solche Schaltungen bietet sich Siliziumkarbid (SiC), insbesondere 4H-SiC, an, da es im Vergleich zu Silizium eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit, eine sehr niedrige intrinsische Ladungsträgerkonzentration und Strahlungshärte aufweist. Die in der 4H-SiC-CMOS-Technologie am LEB/IISB hergestellten n- und p-Typ-MOSFETs bieten sehr gute Leistungen bis zu mindestens 500 °C und werden derzeit zur Herstellung von Prototypschaltungen (analog/digital) verwendet. Für den korrekten Entwurf und die Simulation von Schaltungen ist ein analytisches (kompaktes) Vorhersagemodell für einzelne Transistoren von größter Bedeutung. Die Modellierung von SiC-Transistoren ist im Vergleich zu konventionellen Siliziumtransistoren mit zusätzlichen Herausforderungen verbunden, z. B. aufgrund erheblicher Unterschiede bzgl. der Trap-Eigenschaften zwischen SiC-SiO2- und Si-SiO2-Grenzflächen, die für besondere Effekte verantwortlich sind, wie z. B. Mobilitätsverschlechterung, höhere Unterschwellensteigung, weiche Sättigung und Erhöhung der Schwellenspannung. Derzeit wird für die MOSFETs in unserer 4H-SiC-Technologie ein Kompaktmodell auf der Grundlage von BSIM4 verwendet, mit dem die elektrischen Eigenschaften bis zu 300 °C simuliert werden können.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, dieses Kompaktmodell für höhere Temperaturen, bis zu 500 °C, zu erweitern. Um dieses Ziel zu erreichen, wird der Kandidat spezielle Messungen an n- und p-Typ-MOSFETs mit einem bestimmten Bereich von Geometrien in Bezug auf Gate-Breite und -Länge sowie an passiven Komponenten wie Widerständen und Kondensatoren (einschließlich parasitärer Elemente) durchführen. Außerdem ist die Verwendung von SPICE-Simulatoren (Schaltungssimulatoren) erforderlich, so dass der Kandidat die Möglichkeit hat, in den in der Industrie weit verbreiteten und verwendeten Programmen wie Cadence Virtuoso und Spectre sowie Keysight IC-CAP geschult zu werden. Ein weiterer Teil der Arbeit wird die Erforschung des Einsatzes von Optimierern oder neuronalen Netzen sein, um die Extraktion von Schlüsselparametern des kompakten Modells zu beschleunigen. Je nach Erfahrung und Vorlieben des Bewerbers kann auch nur eine Auswahl der oben genannten Themen vereinbart werden.
Vorkenntnisse über das grundlegende Verständnis von MOSFETs und der Halbleiterphysik sind erforderlich. Die Erfahrung mit einem SPICE-Schaltungssimulator ist von Vorteil.
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C. Peng |
Herstellung und Charakterisierung von lateralen Tunneldioden zur Messung der Anisotropie des Tunnelns in 4H-SiC (Bachelorarbeit)
– Betreuer:
Jan Dick (M. Sc.)
Prof. Dr.-Ing. habil. Jörg Schulze
– Beschreibung:
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Samuel Friedrich |