| Beschreibung der maßgeblichen Gründe |
Die Forschungsgruppe am Institut für Mikroelektronik der TU Wien untersucht eine Vielzahl an Qualitäts- und Zuverlässigkeitsaspekten von Halbleitertransistoren, welche aus verschiedensten Materialsystemen fabriziert werden. Mit der geplanten Anschaffung eines Semiconductor Parameteranalyser 4200A-SCS (in der im Angebot der Fa. Setzer dargestellten Konfiguration) soll das Labor erweitern werden. Die exakte Konfiguration des Semiconductor Parameteranalyser 4200A-SCS wurde unter Berücksichtigung unter anderem folgender Auswahlkriterien eingeholt:<br />- Zur Studie des Verhaltens einzelner Defekte in Transistoren in nicht skalierten Transistoren, wird vom Messgerät höchste Strommessempfindlichkeit gefordert. Mit den Source-Measure-Units (SMUs) und Preamplifier-Modulen (4200-PA) ermöglicht das 4200A-SCS eine Stromauflösung von bis zu 10 aA. Dies soll auch dazu verwendet werden um kleinste Fluktuationen im Gatestrom zu messen und entsprechen erforschen zu können.<br />- Die Konfiguration des geplanten Systems 4200A-SCS ist so gewählt, um einen möglichst vielseitigen Einsatz zu ermöglichen. Für die Charakterisierung von Leistungstransistoren und Prototypen von neuartigen 2D Technologien sind einerseits Spannungen bis ±210 V notwendig und andererseits sind (für Messungen bei kleineren Spannungen) Ströme bis 1 A wünschenswert. Dies wird durch die 4211 High Power SMU erfüllt. Ergänzt wird das System durch 4201 Medium Power SMUs, welche ein Stromlimit von 100mA aufweisen und somit ausreichend dimensioniert für das Ansteuern der Gatekontakte der Transistoren sind. Beide SMUs verfügen über eine hohe Spannungsauflösung von bis zu 0.2 μV, wodurch auch kleinste Spannungen sehr präzise erzeugt werden können. Dies ist notwendig, um sogenannte Untersuchungen der sogenannten Bias Temperature Instability durchführen zu können.<br />- Das System kann bis zu neun SMUs aufnehmen und kann in zukünftigen Forschungsprojekten erweitert werden, um zum Beispiel weitere SMUs zu ergänzen, um so parallele Charakterisierung von Transistoren in großer Transistorarraystrukturen effizient ausführen zu können.<br />- Für die Durchführung von Experimenten im Bereich neuronaler Netzwerke basierend auf Oxide (resistive switching) sind kurze Spannungspulse notwendig. Diese können mit der ausgewählten Pulse-Measure-Unit (PMU) mit einer Zeitauflösung von 60ns erzeugt werden. Des Weiteren sind schnelle Strommessungen mit einer Strommessauflösung von 200 pA möglich. Diese Fähigkeit ist ideal zur Untersuchung von Grenzflächen- und schnellen Bulkdefekten, was besonders relevant für neuartige 2D-Materialien ist, bei denen Transistoren mit bisher wenig erforschten Halbleiter-Isolator-Kombinationen realisiert werden.<br />- Für Stresstest-Charakterisierung oder zur Emulation digitaler Schaltvorgänge wie in Prozessoranwendungen kann das System um sogenannte Remote Preamplifier/Switch Module (RPM) erweitert werden. So können die PMU zu einem vollwertigen Funktionsgenerator erweitert werden: Ausgangsamplitude von bis zu ±40 V; Strombereich bis zu ±800 mA, Flankensteilheit des Signals bis zu 20 ns; Abtastrate 200 MS/s.<br />- Um CV-Messungen auch für Transistoren mit dicken Oxiden zu ermöglichen, ist für die CV-Einheit (CVU) ein möglichst großer Spannungsbereich für den DC-Anteil notwendig. Die die 4215 CVU kann AC-Signale mit einer Amplitude von ±30 V (bzw. 60 V differenziell) im Frequenzbereich von 1 kHz bis 10 MHz erzeugen. Der DC-Bias kann bis zu ±200 V eigenstellt.<br />- Zusätzlich erlauben die RPMs zusammen mit der PMU und den SMUs das sequenzielle Durchführen von CV, DC-IV und gepulsten IV-Messungen ohne die Verkabelung verändern zu müssen. So lässt sich so ein möglicher Einfluss einer geänderten Kabelführung auf eine Messserie verhindern. |