Masterarbeit »Modellierung von 4H-SiC CMOS-Transistoren für sehr hohe Betriebstemperaturen« in Erlangen bei Fraunhofer Gesellschaft

Am Standort Erlangen gestalten die über 400 Mitarbeitenden des Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB anwendungsbezogene Forschung und Entwicklung zu innovativen Themen der Halbleitertechnologie und Leistungselektronik.

Du möchtest Deine Fachkenntnisse in nutzbringende und sinnvolle Forschung umsetzen und deine Masterarbeit bei einem führenden Forschungsunternehmen absolvieren? Dann haben wir hier ein interessantes Angebot für Dich!

Was Du bei uns tust

»Modellierung von 4H-SiC CMOS-Transistoren für sehr hohe Betriebstemperaturen«

Logikschaltungen, die in rauen Umgebungen, d. h. bei sehr hohen Temperaturen (z. B. > 300 °C) oder unter Strahlungseinfluss, eingesetzt werden, 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.

Was Du mitbringst

• Du studierst Elektrotechnik-Elektronik-Informationstechnik, Nanotechnologie, Maschinenbau, Produktionstechnik, (Wirtschafts-)Ingenieurwesen oder ein naturwissenschaftliches Fach
• Du begeisters Dich für Technik und arbeitest Dich gerne in neue Themenfelder ein
• Du verfügst über eine sehr strukturierte Arbeitsweise und besitzt ein hohes Maß an Eigeninitiative
• Sehr gute Deutschkenntnisse und gute Englischkenntnisse runden Dein Profil ab

Was Du erwarten kannst

• Vielseitige Aufgaben in der angewandten Forschung
• Aktive Mitarbeit bei Forschungsprojekten
• Gute Betreuung durch die wissenschaftlichen Mitarbeiter*innen
• Freundliches und engagiertes Team

Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen – unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt.

Die Stelle ist auf die Dauer der Bearbeitungszeit befristet. Es wird keine Vergütung gezahlt.

Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebni