Simulation von Ätz- und Depositionsprozessen sowie die Erzeugung dreidimensionaler Geometrien sind notwendige Voraussetzungen für viele zeitgemäße TCAD Anwendungen. Dabei gewinnen dreidimensionale Effekte sowohl in den mikroelektronischen Bauteilen selbst als auch in deren Verbindungsstrukturen immer stärker an Bedeutung und erfordern eine streng physikalisch orientierte Topographiesimulation. Genaue Untersuchungen von Einzelprozessschritten sind daher ebenso wichtig wie die Integration verschiedener Prozesse. In diesem Zusammenhang behandelt die vorliegenden Dissertation einige wichtige Aspekte dreidimensionaler Topographiesimulation, wobei in mehreren Gebieten interessante, neue Ergebnisse erzielt worden sind.
Der Oberflächenbewegungsalgorithmus wurde optimiert und konnte von seiner die Rechenzeit vorrangig bestimmenden Position verdrängt werden. Da die untersuchten Optimierungsmethoden und weitere Prozessmodelle die Kenntnis der Oberflächenorientierung erfordern, wurde die dreidimensionale Umsetzung der Berechnung der Oberflächennormalen und die spezielle Behandlung von Materiallücken und losen Teilen, die ihre Verbindung zum Trägermaterial verloren haben, abgeschlossen.
Ein auf den einzelnen Prozessschritten basierendes Programm zur Erzeugung von Geometrien wurde erstellt und erlaubt die Einbeziehung von Layoutdaten und Lithographiesimulationen. Es beinhaltet auch einfache Modelle für CMP und Oxydation und kann direkt mit der Topographiesimulation gekoppelt werden. Das Programm verknüpft die Design-Information mit der Herstellungsprozedur und ist daher äußerst nützlich für die automatische Erzeugung dreidimensionaler Strukturen.
Die Modellierung der Entwicklung von Fotolacken hat sich nicht nur als hilfreich innerhalb der Lithographiesimulation herausgestellt, sondern konnte auch anhand einiger typischer Testbeispiele die außergewöhnliche Stabilität des vorgestellten Algorithmus' unter Beweis stellen.
Für die Modellierung von durch ballistischen Transport bestimmten Niederdruckprozessen wurde die Herleitung der lokalen Ätz- und Depositionsraten überarbeitet. Die Modellierung wurde erweitert und verknüpft nun die an verschiedenen Positionen auf dem Substrat eintreffenden Teilchenverteilungen mit der Emissionscharakteristik des Targets. Damit können Simulationsergebnisse im Reaktormaßstab in die Simulation der Schichtdickenprofile einfließen. Schließlich wurde noch ein Näherungsmodell für Niederdruckprozesse entwickelt, das die Vielzahl an Unbekannten in den Teilchenverteilungen, Streumechanismen und Oberflächenwechselwirkungen zu wenigen Parametern zusammenfasst.
Auf dem Gebiet diffusionsbestimmter Hochdruck CVD Prozesse wurde ein Kontinuumstransport- und Reaktionsmodell zum ersten Mal in drei Dimensionen umgesetzt. Es beinhaltet eine Schnittstelle für eine flexible Formulierung der am Prozess beteiligten chemischen Prozesse und leitet die lokalen Abscheideraten aus einer Diffusionsberechnung mit Finiten Elementen ab. Diese wird auf dem dreidimensionalen Gitter des Reaktorraumes oberhalb der betrachteten Struktur durchgeführt. Für jeden Zeitschritt der Depositionssimulation wird das Rechengitter automatisch als Gegenstück zur Bauteiloberfläche generiert. Auch das CVD Modell erlaubt nun die Einbeziehung von Equipment-Simulationen.
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