Heutzutage ist es üblich die Simulation der Herstellungsprozesse als ein Mittel für die Entwicklung neuer Produkte oder Prozesse zu nutzen. Das Ziel dieser Technik ist, die Optimierung der Prozesse und infolgedessen der Produkte, bevor sie in die Produktionslinie kommen. Dies ist vorteilhaft, da experimentelles Optimieren sehr teuer ist. Die Simulation der Herstellungsprozesse hilft, die bestmögliche Konfiguration des Produktionsprozesses, auch wenn das bestehende Gerät noch nicht vorhanden ist, zu finden. Die Erweiterung und Konfiguration der existierenden Prozesse können noch vor der Investition getestet und evaluiert werden.
Die Abscheidung und das Ätzen sind zwei wichtige Herstellungsprozesse, deren Simulation einen gemeinsamen Teil besitzt, nämlich die Beschreibung der sich bewegenden Grenzoberflächen. Grob gesagt gibt es drei verschiedene Kategorien der Algorithmen für die Oberflächenevolution: Die Methode der Polygone, die der Zellen, und die Level Set Methode. Die Level Set Methode leidet nicht unter den Problemen der beiden anderen Methoden.
Diese Arbeit konzentriert sich auf die Entwicklung und Implementierung eines auf der Level Set Methode basierten mehrzweckigen Topographiesimulators in zwei und drei Dimensionen. Fortgeschrittene Algorithmen und Techniken wie Narrow Banding und Fast Marching Methoden sind für die Implementierung eines effizienten und schnellen Simulators unumgänglich. Der Simulator ist fähig, verschiedene physikalische Modelle für die Abscheidung und das Ätzen zu behandeln. Diese Modelle können in einem separaten Modul verwendet werden. Die Parameter dieser Modelle wurden mittels Messungen und mit Hilfe von Inverse Modelings kalibriert und optimiert.
Der große Teil der in dieser Arbeit präsentierten Applikationen ist von unseren Industriepartnern angefordert oder inspiriert. Die Applikationen, die sich auf Entwurf von Interconnect-Linien beziehen, entstanden in Zusammenarbeit mit Cypress Semiconductor Corporation (San Jose, CA, USA). Die Profile der abgeschiedenen Schichten und Voids in zwei und drei Dimensionen wurden simuliert. Zweidimensionale Simulationen geben Auskunft über die zwischen den verschiedenen Metallschichten entstehenden Kapazitäten, die Schaltverzögerungen stark beeinflussen. Zusätzlich sind dreidimensionale Void Charakteristika simuliert worden, um einen Einblick in möglichen Layout-Entwurf-Regeln zur Vermeidung der Cracking-Effekte zu geben.
Weiters wurden aussagekräftige Simulationen der Abscheidung von Siliziumdioxid in Gräben mit verschiedenen Seitenverhältnissen für power MOSFETs von Infineon Technologies (Villach, Austria) ausgeführt.
Schließlich wurde Plasmaätzen für das Toshiba R&D Zentrum (Kawasaki, Tokyo) simuliert, wobei ein unerwünschtes Abrunden der Kanten minimiert wurde.