Ein Prozeßingenieur sieht jedoch nur in der Simulation von technologisch relevanten Anwendungsbeispielen bei vertretbarem Zeitaufwand eine Unterstützung seiner Arbeit. Die Forderung nach genauen Ergebnissen gilt als selbstverständlich, noch wichtiger erscheint jedoch die tendenziell richtige Wiedergabe physikalischer Zusammenhänge. Weiters wird ein Höchstmaß an Flexibilität bei der Simulationsstruktur einerseits und der relativen Orientierung von Implantationshalterung und Ionenstrahl andererseits gefordert.
Dementsprechend wird eine Monte Carlo Strategie zur Beschreibung der physikalischen Vorgänge bei der Ionenimplantation gewählt. Dieses Verfahren ermöglicht eine direkte mathematische Modellbildung der energetischen Wechselwirkungen zwischen den Ionen und den Festkörperatomen, die in dieser Arbeit ausführlich diskutiert werden.
Die Integration verschiedenster Programmwerkzeuge in eine ,,Technology CAD``-Umgebung erlaubt die Simulation gesamter Prozeßflüsse und deren Optimierung. Das hat jedoch zur Folge, daß Berechnungen mehrmals erfolgen müssen. Im Vordergrund steht deshalb die Entwicklung eines Algorithmus, der die Rechenzeit für Monte Carlo Simulatoren beträchtlich reduziert (,,Trajectory-Split`` Methode).
Der größte Nachteil der Ionenimplantation ist die sukzessive Zerstörung des Siliziumkristalls und die dadurch notwendige thermische Nachbehandlung (,,Annealing``). Der Verlauf dieser Rekristallisierung hängt nun entscheidend vom Ausmaß und der Art der Gitterschäden ab. Daher wird ein mehrdimensionales Amorphisierungsmodell vorgestellt, daß unter Berücksichtigung der Substrattemperatur, der Implantationsdosis, der Implantationsenergie und der Ionenmasse eine Vorhersage jener Gebiete erlaubt, deren atomare Fernordnung völlig zerstört wird.
Eine Reihe von Beispielen demonstriert die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten der hier beschriebenen Verfahren. Schwerpunkte bilden dabei der Vergleich der Simulationsergebnisse mit SIMS Messungen und die Verarbeitung von realistischen dreidimensionalen Geometrien. Durch den Einsatz der ,,Trajectory-Split`` Methode wird der Rechenzeitaufwand so weit gesenkt, daß selbst die Berechnung kompletter Bauelementestrukturen auf heutigen Arbeitsplatzrechnern in wenigen Stunden durchführbar ist.
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