Algorithmen für die dreiecksbasierte dreidimensionale Simulation bewegter Oberflächen in der Halbleitertechnologie

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  • Für die dreiecksbasierte dreidimensionale Prozeßsimulation in der Mikroelektronik werden für jeden Prozeßschritt geeignete Algorithmen zur Beschreibung der auftretenden Phänomene benötigt. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Simulation bewegter Oberflächen, wie sie z. B. bei der Simulation des Ätzens auftreten. Es wurden zwei Algorithmen zur Simulation von dreidimensionalen Topographieprozessen entwickelt. Beide Algorithmen basieren auf triangulierten Oberflächengittern. Der erste Algorithmus erkennt und entfernt sogenannte globale Schleifen. Dabei handelt es sich um inkonsistente Strukturen, die dadurch entstehen, daß sich zwei oder mehrere nicht direkt benachbarte Dreiecke schneiden.Für die dreiecksbasierte dreidimensionale Prozeßsimulation in der Mikroelektronik werden für jeden Prozeßschritt geeignete Algorithmen zur Beschreibung der auftretenden Phänomene benötigt. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Simulation bewegter Oberflächen, wie sie z. B. bei der Simulation des Ätzens auftreten. Es wurden zwei Algorithmen zur Simulation von dreidimensionalen Topographieprozessen entwickelt. Beide Algorithmen basieren auf triangulierten Oberflächengittern. Der erste Algorithmus erkennt und entfernt sogenannte globale Schleifen. Dabei handelt es sich um inkonsistente Strukturen, die dadurch entstehen, daß sich zwei oder mehrere nicht direkt benachbarte Dreiecke schneiden. Solche globale Schleifen können überall dort auftreten, wo sich Fronten von triangulierten Oberflächen aufeinander zubewegen wie z. B. bei der dreiecksbasierten Simulation der Schichtabscheidung. Es wurde ein Verfahren entwickelt, welches das Entfernen globaler Schleifen auch bei Mehrschichtstrukturen gestattet und dabei -- falls nötig -- getrennte Materialregionen miteinander verbindet. Der Algorithmus konnte bei Ein- und Mehrschichtstrukturen erfolgreich auch im Rahmen eines industriellen Benchmarks eingesetzt werden. Um Ätzen dreidimensional dreiecksbasiert zu simulieren, wurde der zweite Algorithmus dieser Arbeit entwickelt. Der Algorithmus ermöglicht sowohl isotrope als auch anisotrope Ätzvorgänge. Dazu wurde ein Modul entwickelt, welches Dreifachpunkte und -linien erkennt. Das sind Punkte bzw. Linien, an denen drei oder mehrere Schichten zusammentreffen, wie z. B. an Maskenkanten. Eine zuverlässige Erkennung dieser Dreifachelemente ist unabdingbare Voraussetzung für die Simulation von Unterätzen. Die zu bewegenden Dreiecke werden dann punktweise gemäß zuvor berechneter Ätzraten und Ätzvektoren verschoben. Mehrere Strukturen konnten mit dem Modul erfolgreich geätzt werden, darunter unter anderem der Graben einer STI-Struktur sowie eine Phasenschiebemaske für isolierte und dichte Linien.show moreshow less
  • For each process step in three dimensional triangle-based process simulation for microelectronics suitable algorithms are needed for the characterisation of the phenomena occurring. This thesis deals with the simulation of moving surfaces as they can be observed when simulating e. g. etching. Two algorithms for the simulation of three-dimensional topography processes have been developed. They both work on triangulated surface meshes. The first algorithm detects and removes so called global loops. These are inconsistent structures which arise when two or more not directly neighbouring triangles intersect each other. Global loops may occur whenever triangulated surface fronts move to eachFor each process step in three dimensional triangle-based process simulation for microelectronics suitable algorithms are needed for the characterisation of the phenomena occurring. This thesis deals with the simulation of moving surfaces as they can be observed when simulating e. g. etching. Two algorithms for the simulation of three-dimensional topography processes have been developed. They both work on triangulated surface meshes. The first algorithm detects and removes so called global loops. These are inconsistent structures which arise when two or more not directly neighbouring triangles intersect each other. Global loops may occur whenever triangulated surface fronts move to each other, e. g. when simulating triangle-based layer deposition. A method has been developed which allows for the removal of global loops for multilayer structures and hereby is capable of connecting to seperated regions, if necessary. The algorithm has already successfully been used for single- and multilayer structures, also for an industrial benchmark. The second algorithm of this thesis has been developed to allow for the simulation of etch processes, also triangle-based and three-dimensional. The algorithm simulates both isotropic and anisotropic etch processes. Therefore, a module has been developed which detects triple points and triple lines.These are points or lines, resp., where three or more regions meat each other. As an example could serve a mask edge. A reliable detection of triple elements is an absolutely necessary prerequisite for the simulation of underetching. The triangles that have to be moved are shifted pointwise according to etch rates and etch vectors which previously have been calculated. Several structures already have been etched with the newly developed module, including a trench of an STI-structure and a phase shift mask for iso and dense lines.show moreshow less

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Metadaten
Author:Oliver Lenhart
Persistent identifiers - URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus-281
Advisor:H. Ryssel
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of publication:2002
Publishing Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Granting institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Acceptance date of the thesis:2002/10/10
Release Date:2004/07/08
Tag:semiconductor technology
SWD-Keyword:Ätzen; Halbleitertechnologie; Prozesssimulation; Dreidimensionale geometrische Modellierung; Triangulation; Level-Set-Methode
Institutes:Technische Fakultät / Technische Fakultät -ohne weitere Spezifikation-
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 51 Mathematik / 510 Mathematik
open_access (DINI-Set):open_access
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