Kurzfassung

Topographiesimulationen ermöglichen eine Visualisierung der Waferoberfläche und der Materialschichten eines Bauelements nachdem ein oder mehrere Prozesse durchlaufen worden sind. Weit verbreitete Prozesstechniken, wie Ätzen oder Abscheiden neuer Materialschichten, wurden jahrzehntelang erforscht und hoch komplexe Modelle existieren bereits. Durch die Level Set-Methode ist es möglich die Veränderung der Topographie darzustellen. Um dem Mooreschen Gesetz gerecht zu werden, werden ständig neue Prozesstechniken entwickelt, die eine Miniaturisierung möglich machen und gleichzeitig die Produktionskosten niedrig halten.

Das Verständnis von neuen Prozesstechnologien wird durch die Anwendung von Topographiesimulationen verbessert. Die lokale anodische Oxidation von Siliziumoberflächen mit Hilfe eines Rasterkraftmikroskops ist eine Methode zur Erzeugung nanometergroßer Muster mit einer geladenen Nadel. Diese Technologie wurde entwickelt, um die Grenzen der Fotolithographie bei der fortschreitenden Miniaturisierung zu überwinden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Modell entwickelt, das die Simulation von Topographieänderung bei der Anwendung der lokalen anodischen Oxidation ermöglicht. Die Topographieänderung wurde unter Verwendung der Monte Carlo-Methode modelliert, wobei die Partikelverteilung der Oberflächenladungsdichteverteilung folgt. Die Ladungsverteilung entsteht durch ein starkes elektrisches Feld zwischen der Rasterkraftmikroskopnadel und dem Siliziumwafer.

Eine ähnliche Situation findet man auch bei EEPROM Speicherzellen, die nach derzeitigem Stand der Prozesstechnik nicht weiter miniaturisiert werden können. Aus diesem Grund werden dreidimensionale Strukturen eingeführt, die eine Erhöhung der Anzahl der verfügbaren Speicherzellen ermöglicht ohne dabei mehr Oberfläche zu beanspruchen. Für die Herstellung eines Ätzprofils hierzu wurde, im Rahmen dieser Arbeit, ein Ätzmodell für Bit Cost Scalable (BiCS) Speicherzellen im Level Set-Framework entwickelt.

Weiters wurde ein Sprühpyrolyse-Abscheidungsmodell entwickelt und in das Level Set-Framework integriert. Diese Prozessmethode ermöglicht eine Abscheidung dünner Schichten, die unter anderem bei Solarzellen und Gassensoren Verwendung finden. Es wurden zwei Modelle für die Topographieänderung infolge des Sprühpyrolyse-Prozesses präsentiert, davon eines mit einem Elektro- und eines mit einem Druckzerstäuber. Das erste Modell beschreibt eine schichtweise Abscheidung einzelner Tröpfchen beim Aufprall auf den Wafer. Beim zweiten Modell verdampfen die Tröpfchen kurz vor dem Aufprall und ein CVD-ähnlicher Schichtzuwachs erfolgt.