How Mixed Stress Conditions Affect Single Oxide Defects in MOSFETs

The international roadmap for semiconductors lists bias temperature instability (BTI) and hot-carrier (HC) degradation as most difficult challenges, which should be properly understood and modeled. Although extensive experimental and theoretical studies of these phenomena have been performed there are still open issues in understanding the nature and behavior of material defects contributing to BTI and HCD. Even more dramatic, in circuits transistors are rarely subjected to idealized BTI or HC conditions. Thus we focus on the impact of mixed negative BTI (NBTI) and HC stress on material defects in pMOSFETs. In order to characterize recoverable device degradation, we record the behavior of oxide defects at mixed stress conditions.

Degradation mechanisms are caused by material defects in the amorphous gate oxide of a MOSFET. The defects can capture or emit charge carriers from the substrate and from the gate oxide. The capture and emission events cause a change in the current between gate and source at constant gate-source voltage and drain-source voltage. This electrical response corresponds to an unwanted shift of the device characteristics, e.g., the threshold voltage. Measurements of these detrimental shifts allow us to characterize the impact of different stress conditions on the device characteristics and in the case of nano-scale MOSFETs to observe the nature of individual defects responsible for the unwanted shifts.

Time dependent defect spectroscopy measurements show that fewer defects contribute to the overall threshold voltage shift after mixed NBTI/HC stress than after pure NBTI stress. Although the electrostatic conditions at the source side hardly change for different stress modes at a fixed gate voltage, source side defects can show a completely different behavior after mixed NBTI/HC stress. This observation can be explained by considering that defect parameters can shift significantly at mixed stress conditions due to non-equilibrium processes. This occurs for all lateral positions and leads for example to a change of their capture and emission times. The consequence is that even if a defect captures a charge carrier during stress, it emits it immediately and remains neutral after stress. Thus, non-equilibrium processes have to be taken into account in existing defect models. Measurements and conclusions have been presented at the International Reliability Physics Symposium (IRPS) 2017 recently.

As a conclusion, our results suggest that non-equilibrium processes have to be taken into account to explain the behavior of defects responsible for the detrimental shifts of MOSFET parameters for mixed stress conditions. These results provide an insight in degradation processes in a more detailed way, which is a step towards a realistic MOSFET life time prediction under circuit operation.

Poster Presentation

Results and conclusions have been presented @ IRPS 2017

Vietnam – eine Reiseerfahrung

Im Sommer 2016 verbrachten zwei Freunde und ich drei Wochen in Vietnam und bereisten dieses wunderschöne Land. Vor kurzem bin ich endlich dazugekommen die Fotos zu sortieren. Das ist eine gute Gelegenheit um hier ein paar Erfahrungen zusammenzufassen.

Ungefähr 12 Stunden Reisezeit trennen Wien von Ho Chi Minh City (Saigon). Vor der Reise haben wir uns gut darauf vorbereitet. „No Bite“ war eingepackt, geimpft waren wir auch, und die Reiseapotheke war mehr als gut ausgestattet. Alles das konnte mich aber nicht auf den ersten Eindruck der Großstadt in Vietnam vorbereiten.

Nachdem wir gelandet waren, gingen wir aus dem Flughafen heraus und die schwüle Hitze erdrückte uns. Seit mehreren Tagen hatte es nicht geregnet. Die Luft stank nach Abgasen und mir brannten die Augen. Wir nahmen uns ein Taxi. Unser Hotel war in einer Straße, die voll von kleinen „Garagenrestaurants“ war. Es roch nach Essen und war unbeschreiblich laut. Mein erster Eindruck von Vietnam war einfach überfordernd. Nach einer erfrischenden Dusche schaute aber die Welt schon wieder besser aus und wir gingen Essen.

Die ersten Tage unserer Reise verbrachten wir in Saigon. Diese Stadt war eine völlig neue Erfahrung für mich. Die erste Hürde stellte der Umgang mit dem Straßenverkehr in der Rolle als Fußgängerin dar. Die meisten Einwohnerinnen und Einwohner von Vietnam fahren einspurige Fahrzeuge. Das Überqueren der Straße fühlte sich wie das Überqueren eines reißenden Flusses von Rollern an. Keines der Fahrzeuge bleibt stehen, wenn ich von der einen Straßenseite auf die andere wollte. Die einzige Chance auf der gegenüberliegenden Seite unverletzt anzukommen ist für alle Verkehrsteilnehmerinnen und –teilnehmer berechenbar zu bleiben. Dabei sollten Schnittpunkte der eigenen Trajektorie mit den den Trajektorien der anderen vermieden werden. Ich gebe zu, es ist eine relativ rechenintensive Aufgabe :-). Es ist allerdings äußerst effizient. Wir haben in der Großstadt keinen Stau gesehen. Der Verkehr bleibt flüssig.

Entspannend war hingegen die darauf folgende Tour durch das Mekong Delta. Zahlreiche Bootsfahrten und der Besuch von Tempeln und Pagoden vermittelten uns einen Eindruck der atemberaubenden Landschaft und der schönen Architektur. Danach flogen wir nach Da Nang und kauften uns selbst Roller, damit wir die Landschaft auf unserem Weg nach Hanoi selbstständig erkunden konnten. Wir lernten sofort, die Hupe ist dein Freund. Das Hupsignal ist weniger eine Warnung, als eine Ankündigung. Vor jeder Kreuzung sollte man hupen um sich anzukündigen. Bei jeder Ausfahrt, an der man vorbeifährt, wird auch gehupt. Mit der Hupe macht man sich den Vorrang aus. Ich gewöhnte mich an den von mir aus gesehen chaotischen Straßenverkehr. Mit der Zeit bemerkte ich, dass eine Ordnung im Chaos steckt und ich manchmal diese nur nicht ausreichend analysieren konnte um mitmachen zu können. Wir sind trotzdem unfallfrei ans Ziel gekommen.

Ein anderes Beispiel dafür, dass ich die Verhaltensregeln nicht kannte, war das Anstellen. Anstellen funktionierte ganz anders als gewohnt, egal ob am WC oder beim Ticketschalter am Bahnhof. Wenn ich mich in einer Reihe anstellte und wartete, bis ich dran bin, kam ich nie an die Reihe. Ich musste mich vordrängen. Ich hatte nicht das Gefühl, dass das als unhöflich wahrgenommen wird. Viel mehr ist es eine andere Art sich anzustellen.

Auf unserer Fahrt zwischen Da Nang und Hanoi hielten wir unter anderem in Hoi An (von dort aus besuchten wir die Tempelstadt My Son), Hue und Dong Ha. Wir kamen an kleine und sehr schöne Dörfer vorbei. Als Touristen fielen wir dort besonders auf. Egal wo wir außerhalb von touristischen Gegenden hielten, es wurde gleich das ganze Dorf zusammengetrommelt. Diejenigen, die ein bisschen Englisch sprechen konnten, scharten sich um uns. Sie wirkten froh, dass sie mit jemanden Englisch sprechen konnten. Sie fragten uns woher wir sind und was wir da tun. Ich bin mir nicht sicher wie viel sie von unseren Antworten verstanden. Leider habe ich es bis zum Schluss nicht geschafft einen Satz auf Vietnamesisch zu sagen. Ich tat mir bei den einfachsten Begriffen schwer sie auszusprechen und mir zu merken, was sie bedeuten. Zumindest „Danke“ hatte ich irgendwann im Wortschatz.

Auf diesem Teil der Reise besuchten wir auch die Vinh Moc Tunnel, in welchen sich ein gesamtes Dorf während des Vietnamkrieges versteckte und sich verteidigte. Schon davor hatte ich gespürt, dass der letzte Krieg noch nicht so lange her ist. Die Tunnel waren jedoch meine wertvollste Erfahrung in dem Umgang mit der Kriegsgeschichte des Landes. Ich fühlte mich versetzt in eine andere, sehr unangenehme Zeit. Die Tunnel erzählen ihre eigene haarsträubende Geschichte. Bei der Vorstellung, dass Menschen über lange Zeit in solchen Tunnelanlagen leben mussten, bekam ich eine Gänsehaut.

Das Erkunden des Landes auf dem Roller hatte einen gewissen Charm. Wir entflohen den touristischen Gebieten und konnten das Land etwas besser kennen lernen. Wir genossen es nicht zu wissen, was wir zum Essen bestellen. Englische Übersetzungen gibt es nämlich nur in den touristischen Restaurants. Das einheimische Essen schmeckte mir persönlich ausnahmslos so gut, dass ich keine Angst hatte einfach auf eine Speise in der Speisekarte zu zeigen und sie zu bestellen, ohne zu wissen, was es genau ist. In Vinh verkauften wir die Roller wieder und fuhren mit dem Zug nach Hanoi.

Hanoi gefiel mir besser als Saigon. Es war etwas entspannter. Vielleicht lag es aber auch daran, dass ich mich einfach an die Gerüche, die Lautstärke und die Gesamtatmosphäre gewöhnt hatte. Wir beendeten unsere Reise mit einer Tour durch die Bai Tu Long Bay ab (gleich neben der Halong Bay). Die schönen Felsformationen im Meer und das gute Essen auf dem Schiff waren der perfekte Abschluss unserer Reise.

So schockierend der Beginn unserer Reise war, so wunderschön ging sie zu Ende. Natürlich schauten wir uns einige der Sehenswürdigkeiten, die in den meisten Reiseführern beschrieben sind, an. Den schönsten Eindruck vom Land hatte ich allerdings vom Roller aus. Vietnam ist ein sehr interessantes Land mit einer sehr herausragenden Kultur und Geschichte. Die Menschen beeindruckten mich mit ihrer Hilfsbereitschaft. Die Architektur war wunderschön und die Landschaft malerisch. Zusammengefasst kann ich nur schreiben, dass diese Reise ein Erlebnis für mich war, welches meinen Horizont erweiterte.

Vienna young Scientists Symposium

Woran forschen eigentlich meine Kolleginnen und Kollegen an der TU Wien? Diese Frage kann man innerhalb des eigenen Instituts meist beantworten. Wie sieht es allerdings auf den „fremden“ Fakultäten aus? Zu wissen, was im eigenen Bereich auf einer anderen Fakultät geforscht wird, hat große Vorteile. Man findet beispielsweise die richtige Ansprechperson, um Forschungsergebnisse zu diskutieren, man kann das eigene „Know-How“ erweitern und Forschungskooperationen innerhalb der TU Wien werden erheblich erleichtert. So wurde die Idee des Vienna young Scientists Symposium (VSS) geboren.

Das VSS ist eine neue Plattform der TU Wien, an der Wissenschafterinnen und Wissenschafter, wie auch Studierende eigene Forschungsaktivitäten präsentieren können. Diese Plattform soll hauptsächlich der instituts­ und fakultätsübergreifenden, regelmäßige Vernetzung innerhalb der TU Wien dienen. Die Premiere findet am 25. und 26.06.2015 im Hauptgebäude der TU Wien statt. Innerhalb dieser beiden Tage sollen die vier Forschungsbereiche Werkstoffwissenschaften, Simulation, Mechatronik und Energietechnik mittels Vorträgen und Diskussionen an einem Poster oder Exponat abgedeckt werden. Die Vortragenden werden auf Basis von zweiseitigen Abstracts, die einem TU­internen Reviewprozess unterzogen werden, ausgewählt.

Mit diesem neuartigen Projekt soll die Vernetzung an der TU Wien, die Publikation von neuem Wissen, sowie die Entstehung von Kooperationen gezielt gefördert werden. Hiermit laden wir Sie herzlich ein, sich am Vienna young Scientists Symposium zu beteiligen und starten den „Call for Abstracts“.

http://vss.tuwien.ac.at
vss@tuwien.ac.at

Modification of the Guidelines for Cumulative Dissertations

As you may remember the Fachschaft Doktorat published an article about the guidelines for a thesis by publication (or cumulative dissertation) in the htu_info No 03/3013 [1]. Now the guidelines have been modified (published in the bulletin of TU Wien [2]).

The modification concerns § 1 of the guidelines: Agreement on a cumulative dissertation. Effective from 1 October 2014 the cumulative dissertation has to be an agreement between the doctoral candidate and the supervisor AND has to be approved by the dean of studies. Until 30 September 2014 the cumulative dissertation was only an agreement between the doctoral candidate and the supervisor.

The most important reason for this modification is that for a lot of supervisors and the deans of studies the decision whether a dissertation is a monograph or a cumulative dissertation is a matter of quality management. The guidelines say that a cumulative dissertation should contain an least three peer­reviewed articles published in an academic journal or a book with academic lectorate. The problem is, that it depends on the research field, number of authors and the journals how many articles are considered enough for the thesis. Due to the fact that the deans of studies are responsible for the quality management of the academic sector at an university, the Vice Rector for Academic Affairs decided that they have to approve the intention to write a dissertation in the cumulative form. The decision to write the thesis as a monograph needs no approval by the dean of studies, because this has always been and still is the normal case at TU Wien.

The agreement between doctoral candidate and supervisor and the approval by the dean of studies can be an informal written agreement. There are no special forms for this. Please keep in mind that finally the dean of studies decides whether the doctoral candidate is allowed to write a cumulative dissertation or not. If you would like to write a cumulative dissertation, please reach an agreement with your supervisor and dean of studies early enough.

Bianka
Fachschaft Doktorat

Richtlinie für kumulative Dissertationen: http://www.tuwien.ac.at/dle/universitaetskanzlei/richtlinien_und_verordnungen/
[1] https://htu.at/pub/Presse/Ausgabe201303/htu_info201303web.pdf
[2] https://tiss.tuwien.ac.at/mbl/main/mbl?n=1514#p165

Wie wechsele ich mein Doktoratsstudium?

Nicht nur zu Beginn des Bachelorstudiums oder des Masterstudiums kann man zum Schluss kommen, dass das begonnene Studium nicht ideal für einen selbst ist. Auch im Doktoratsstudium kann das vorkommen. Im Jänner dieses Jahres habe ich das Fach meines Doktoratsstudiums gewechselt – von Maschinenbau auf Elektrotechnik. Inzwischen arbeite ich seit fast zwei Monaten am Institut für Mikroelektronik an einem für mich völlig neuen Forschungsprojekt.

Die Gründe für meinen Wechsel sind vielseitig. Die Abklärung der Erwartungshaltungen vor oder zu Beginn des Doktoratsstudiums ist in meinen Augen schwierig. Der Studienplan lässt viel offen. Somit hängt viel von dem Forschungsprojekt, an dem man arbeitet, und der Forschungsgruppe, in die man integriert wird, ab. Beispielsweise laufen Forschungsprojekte, die sehr industrienahe sind, vollkommen anders ab als Forschungsprojekte im Bereich der Grundlagenforschung. Nachdem ich vorher noch nie in der Forschung tätig war, war es für mich schwer meine eigenen Stärken abzuschätzen und das dazu passende Projekt zu finden.

Ich bin sehr froh, dass ich innerhalb von einem Jahr gewusst habe, dass das Forschungsprojekt nicht zu mir passt und ich den Entschluss zum Wechsel gefasst habe. Auch wenn ich das Jahr auf der Fakultät für Maschinenbau nicht für meine jetzige Dissertation verwenden kann, so habe ich viel dabei gelernt. Aus diesem Grund ist der Wechsel keinesfalls ein Verlust. Ich kann allen, die vor einer ähnlichen Entscheidung stehen raten, diese zu treffen. Das Doktoratsstudium dauert mindestens drei Jahre und ist stressig genug. Man sollte also mit der eigenen Forschung zufrieden sein.

Zum Abschluss möchte noch auf ein paar Punkte, die man bei einem Wechsel des Doktoratsstudiums oder des Fachs innerhalb der TU Wien beachten sollte, hinweisen. Dabei muss zwischen unterschiedlichen Situationen unterschieden werden:

1.) Es wird nur das Forschungsprojekt gewechselt. Studium, Fach und Betreuung bleiben gleich.

In diesem Fall sollte man den Wechsel auf alle Fälle vorher mit den betreuenden Personen abgeklärt werden. Wenn die Meldung des Dissertationsvorhabens im Dekanatszentrum bereits abgegeben ist und sich beim Wechsel der Arbeitstitel der Dissertation geändert wird, sollte eine neue Meldung abgegeben werden.

2.) Es wird die Betreuung gewechselt. Studium und Fach bleiben gleich.

Für diese Situation setze ich voraus, dass man bereits eine neue Betreuerin oder einen neuen Betreuer gefunden hat. In diesem Fall sollte der Wechsel auf alle Fälle mit allen Betreuerinnen und Betreuer (also die aktuellen und die zukünftigen) abgeklärt sein. Wenn die Meldung des Dissertationsvorhabens, die Dissertationsvereinbarung und das Ansuchen um Genehmigung der wissenschaftlichen Vertiefung im Dekanatszentrum bereits abgegeben wurden, sollte auf alle Fälle mit der neuen Betreuung alles neu vereinbart, unterschrieben und im Dekanatszentrum abgegeben werden. Bei dieser Gelegenheit, sollte man im Dekanatszentrum Bescheid geben, dass man die Betreuerin oder den Betreuer gewechselt hat.

3.) Es wird die Betreuung und das Studium oder das Fach gewechselt.

Auch hier gehe ich davon aus, dass man bereits eine neue Betreuerin oder einen neuen Betreuer gefunden hat. In diesem Fall sollte man den Wechsel auch mit allen Betreuerinnen und Betreuer abklären. Man muss aber auch abklären, ob man für das neue Studium oder Fach zugelassen ist. Möglicherweise muss nochmals ein Antrag auf Zulassung in der Studien- und Prüfungsabteilung gestellt werden. Dies ist insbesondere für Absolventinnen und Absolventen von Masterstudien (oder Äquivalentes) von anderen Universitäten als der TU Wien und Fachhochschulen interessant. Bitte sich hier rechtzeitig bei der Studien- und Prüfungsabteilung zu informieren.

Wenn die Meldung des Dissertationsvorhabens, die Dissertationsvereinbarung und das Ansuchen um Genehmigung der wissenschaftlichen Vertiefung im Dekanatszentrum bereits abgegeben wurden, sollte auf alle Fälle mit der neuen Betreuung alles neu vereinbart, unterschrieben und im dafür verantwortlichen Dekanatszentrum abgegeben werden. Bei dieser Gelegenheit, sollte man im Dekanatszentrum, in dem man die vorige Dissertationsvereinbarung abgegeben hat, Bescheid geben, dass man die Betreuerin oder den Betreuer und das Studium oder das Fach gewechselt hat.

Ich habe jetzt sicher nicht alle Möglichkeiten berücksichtigt. Ich kann allen, die vorhaben zu wechseln, raten sich auch mit der Fachschaft Doktorat in Verbindung zu setzen: fsdr@fsdr.at

Guideline for a Thesis by Publication (Cumulative Dissertation)

The guideline for theses by publication comes into effect on October 1st 2013 and is valid for all doctoral students at the Vienna University of Technology (TU Wien). It was created by the curriculum committee for the doctoral programme together with the Fachschaft Doktorat and the vice rector for academic affairs.

At the moment, dissertations at the TU Wien are usually written as a monograph, which is a work of writing on a single subject. In contrast to the thesis being arranged as a monograph, the cumulative dissertation is a collection of peer-reviewed research articles. If you decide to write your dissertation as a thesis by publication, you should keep in mind the following.

The thesis by publication is an agreement between the doctoral student and his or her supervisor or supervisors. The thesis should contain at least three peer-reviewed articles, published in an academic journal or a book with academic lectorate. The thesis has to contain an introduction and the articles. The introduction consists of a problem statement, the goals, the methodology, a summary of the articles and the academic output. In the case of co-authorship within an article, the input of the doctoral student has to be stated precisely in the introduction chapter of the thesis. If the co-authors want to use the same article as a part of their thesis by publication, the approval of the dean of studies is needed.

You can find the German version of the guideline in the bulletin (Mitteilungsblatt) – 16/2013 of the TU Wien (released on July 3rd, 2013) or on http://www.fsdr.at. For further information, talk to your supervisor, visit the Fachschaft Doktorat during our opening hours (www.fsdr.at) or write an e-mail to fsdr@fsmat.at.