Kurzfassung



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Kurzfassung

PROZESS-SIMULATION hat sich als ein wertvolles Hilfsmittel bei Entwicklungen im Bereich höchstintegrierter Bauelemente erwiesen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Programme für die zweidimensionale Simulation der Ionenimplantation und der Diffusion auf nichtplanare Strukturen erweitert. Beide Programme wurden in den Prozeßsimulator PROMIS (PROcess Modeling In Semiconductors) eingegliedert.

Für das Programm zur analytischen Simulation der Ionenimplantation wurde der `numerical range scaling' Algorithmus mittels eines Faltungsverfahrens auf allgemeine zweidimensionale Strukturen und beliebige Ionenstrahleinfallswinkel erweitert. Verteilungsfunktionen und Parametersätze für alle gängigen Silizium Prozesse, sowie für verschiedene III/V-Halbleitertechnologien, einschließlich von Modellen für die Berechnung von Punktdefekten, wurden implementiert. Das Programm bietet eine wohldefinierte Schnittstelle für die Einbindung anwendungsspezifischer Modelle an.

Diffusionsprozesse wurden auf der Basis von makroskopischen Transport- und Erhaltungsgleichungen simuliert. Das Programm stellt im wesentlichen ein Paket zur Lösung einer großen Klasse parabolischer Systeme nichtlinearer gekoppelter partieller Differentialgleichungen auf nichtplanaren, zweidimensionalen, zeitlich veränderlichen Gebieten dar. Durch die wohldefinierte Schnittstelle für die Implementierung der Modellgleichungen bietet sich dieses Programm besonders zur raschen Evaluierung neuer physikalischer Modelle an.

Als Standarddiffusionsmodelle wurden unter anderem implementiert und in Hinsicht auf Recheneffizienz optimiert: Feldgekoppelte Diffusion, Modelle für statische und dynamische Präzipitation von Dopanden, Modelle für die gekoppelte Diffusion von Dopanden und Punktdefekten unter oxydierenden Bedingungen, und ein Paardiffusionsmodell für die transiente Diffusion von Bor.

Zur Lösung der Modellgleichungen in nichtplanaren Gebieten wurde eine Transformationsmethode verwendet. Durch eine zeitabhängige Koordinatentransformation wird die nichtplanare zeitlich veränderliche Geometrie auf ein stationäres Rechteck abgebildet. Durch eine neu eingeführte Referenzabbildungsmethode wird die Kopplung von Transformationsmethoden mit adaptiven Gittern selbst bei starken Variationen in der Gitterweite unterstützt. Für die Transformation der Modellgleichungen auf das krummlinige Koordinatensystem wurde auf eine Boxintegrationsmethode zurückgegriffen und damit Gleichungen hergeleitet die in der diskretisierten Form globale Erhaltungssätze automatisch erfüllen.

Die transformierten Modellgleichungen wurden mit dem Finiten Differenzen Verfahren diskretisiert und das entstehende System nichtlinearer algebraischer Gleichungen wird mittels eines modifizierten Newton-Verfahrens gelöst.

Zur Berechnung des Oxydwachstums während der Diffusion unter oxydierenden Bedingungen wurden analytische Modelle für die lokale Oxydation implementiert. Diese Modelle berücksichtigen die Abhängigkeit des Wachstums von der Kristallorientierung, vom Partialdruck des Sauerstoffs und von Chlorzusätzen, sowie anormal rasches Initialwachstum während trockener Oxydation. Für eine Anwendung in allgemeineren Gebieten wurden die Diffusionsgleichung für Sauerstoff und Gleichungen für das viskose Fließen des Oxyds gelöst.



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Martin Stiftinger
Wed Oct 19 13:03:34 MET 1994