Integration von MOS-Transistoren als Wandler für mechanische Spannungen

Zur Wandlung einer mechanischen Spannung in ein elektrisches Signal finden häufig Piezowiderstände Anwendung. Um den Flächenbedarf zu reduzieren und die Kompatibilität zu CMOS-Prozessen zu erhöhen, ist es möglich, MOS-Transistoren als Wandlerelement einzusetzen. Die Wandlung einer mechanischen Spannung in ein elektrisches Signal erfolgt unter Ausnutzung des piezoresistiven Effekts. Im Fokus dieser Arbeit stehen die Simulation und Charakterisierung von MOS-Transistoren als Wandlerelement für mechanische Spannungen. Zur Erzeugung der mechanischen Spannung fanden dünne Siliziummembranen Anwendung. Um die Transistoren in den Gebieten der maximalen mechanischen Spannung zu platzieren, wurden die Membranen mit einer FEM-Software simuliert. Der Stresseinfluss auf das elektrische Verhalten der Transistoren ist mit einem angepassten BSIM3v3-Modell simuliert worden. Die Skalierbarkeit wurde durch Simulationen von Halbleitertechnologien unterschiedlicher minimaler Strukturweiten nachgewiesen. Mit Hilfe der Messungen wurde der Stresseinfluss auf die Transistorkennlinien und Transistorparameter untersucht.