Es gibt kaum einen anderen Bereich der Elektrotechnik, in dem die Entwicklung so rasant fortschreitet, wie in der Mikroelektronik. Durch extreme Miniaturisierung gelingt es, immer mehr Transistoren auf einem Chip unterzubringen und ihre Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen. Gleichzeitig wird der Querschnitt der Verbindungsleitungen reduziert und ihre Gesamtlänge steigt dramatisch an, damit erhöht sich ihr Widerstand und die Kapazität zu anderen Leitungen bzw. zum Substrat. Parasitäre Eigenschaften wie z.B. Verzögerungszeiten, machen die Verbindungsstrukturen zu begrenzenden Faktoren für eine weitere Steigerung der Leistungsfähigkeit integrierter Schaltungen.
Eine wesentliche Rolle beim Entwurf integrierter Schaltungen spielen Computerunterstützung und Simulation. Da man immer näher an die physikalischen Grenzen der Materialeigenschaften geht, werden für den Schaltungsentwurf die zulässigen Toleranzen immer geringer. Hochgenaue Computersimulationen werden notwendig, um aufwendige und kostspielige Experimente zu vermeiden.
Im Rahmen dieser Arbeit werden Methoden zur stationären und transienten Modellierung des elektrischen und thermischen Verhaltens des Verbindungsnetzwerkes, sowie zur Extraktion diskreter elektrischer Parameter vorgestellt. Dazu wurde ein Programmpaket mit Simulationswerkzeugen entwickelt, in welchem die beschriebenen Methoden implementiert wurden. Als numerisches Verfahren wird die Finite Elemente Methode (FEM) verwendet, wobei auf die Vorarbeit in [1] zurückgegriffen wird. Andere gängige Verfahren werden in Kapitel 3 kurz vorgestellt und verglichen. Weitere Themen sind die geometrische Modellierung und Erzeugung des Simulationsgitters, sowie Verfahren zur dreidimensionalen grafischen Darstellung von Simulationsergebnissen. Den letzten Teil bildet die Analyse einer Reihe von praktischen Anwendungsbeispielen mit Hilfe der entwickelten Simulationsprogramme.
Vorerst wird ein Überblick vom Aufbau integrierter Schaltungen und den Herstellungsprozessen gegeben. Der Schwerpunkt liegt dabei natürlich bei den sogenannten back-end Prozessen, die zur Herstellung der Verbindungsstrukturen dienen.