Modellierung von parasitären Substrateffekten in schnellen Bipolar- und CMOS-Schaltkreisen

Unerwünschte Ströme aus isoliert integrierten Funktionseinheiten in das Halbleiter (HL)-Substrat sowie zu benachbarten elektrostatisch entkoppelten Komponenten sind in Bipolar- und CMOS-Schaltkreisen (IC) zur Signalverarbeitung im GHz-Bereich die relevanten parasitären Substrateffekte. Bei ihrer Modellierung ist zu berücksichtigen, dass für quasistationäre Strömungsfelder der Verschiebungsstrom im HL-Substrat nicht mehr grundsätzlich gegenüber dem Leitungsstrom vernachlässigt werden darf. Zudem muss dotierungsbedingt mit einer inhomogenen spezifischen Substratleitfähigkeit gerechnet werden. Die Substratmodellierung führt daher auf Randwertprobleme zu einer "verallgemeinerten" Laplace-Gleichung. Diese können für technische reale Substratstrukturen nur numerisch gelöst werden. Dafür wird ein physikalisch anschauliches Netzmodell der inneren Elektronik des Substrats entwickelt.