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- 2006 (1)
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- Doctoral Thesis (1)
Language
- German (1)
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Keywords
- Abscheidung (1)
- Beschichten (1)
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In dieser Arbeit wurde ein Simulationsprogramm entwickelt, das die dreidimensionale Form der Oberfläche von Strukturen nach einer physikalischen Schichtabscheidung - auch mit Rücksputtern - vorhersagen kann. Als Grundlage dient ein physikalisches Modell zur Beschreibung der Vorgänge an der Strukturoberfläche. Es berücksichtigt energiereiche Teilchen, wie sie gezielt bei der ionisierten Metallplasma-Abscheidung (IMPVD) erzeugt werden, um die Konformität der abgeschiedenen Schicht zu verbessern. Ohne die energiereichen Teilchen beschreibt das Modell herkömmliche physikalische Schichtabscheidung. Die Energie- und Winkelverteilung der auftreffenden Teilchen und deren Haftwahrscheinlichkeit sind Parameter des Modells. Die behandelten Teilchensorten sind Atome und Ionen des sich abscheidenden Materials sowie Ionen des Trägergases. Die Ionen können durch Rücksputtern wieder Material aus der Schicht entfernen und innerhalb der Struktur umlagern. Die Abhängigkeit dieses Vorgangs von der Energie und dem Einfallswinkel des Ions wird berücksichtigt. Die Topographie der Struktur wird durch Unterteilung in ebene Dreiecke diskretisiert. Basierend auf dem physikalischen Modell wurde für die 3D-Simulation ein lineares Gleichungssystem zur Bestimmung der Abscheideraten an verschiedenen Stellen der Oberfläche aufgestellt. Alle auftretenden Größen wie Teilchenaustausch, Abschattung und gegenseitige Sichtbarkeit von Oberflächenelementen werden in drei Dimensionen behandelt. Mit dem Programm lassen sich erstmals die Topographieänderungen dreidimensionaler Strukturen bei der ionisierten Metallplasma-Abscheidung simulieren. Zur Erzeugung der Struktur nach der simulierten Abscheidung wird ein bestehendes Programm benutzt, das die Dreiecke gemäß den Abscheideraten verschiebt. Der 3D-Simulator wurde anhand von 2D-Simulationen aus der Literatur validiert, die wiederum mit Experimenten verglichen worden waren. Die 3D-Simulationen zeigen eine gute Übereinstimmung mit den 2D-Simulationen, sowohl mit als auch ohne Rücksputtern. An einer nur dreidimensional behandelbaren Struktur wurden die Einflüsse verschiedener Modellparameter untersucht. Zur weiteren Validierung wurden eigene Experimente zur physikalischen Schichtabscheidung durchgeführt. Dazu wurden trocken geätzte Grabenstrukturen und quadratische Kontaktlöcher bei verschiedenen Argondrücken mit Titan und Tantal beschichtet. Die Strukturen wurden danach präpariert und zur Anwendung des 3D-Simulators digitalisiert. Für die Simulationen wurden die Modellparameter bestimmt, um die Experimente mit den 3D-Simulationen zu vergleichen. Der Einfluss der Streuung der gesputterten Atome im Reaktor wurde in dieser Arbeit durch die Bestimmung eines isotropen Anteils der Winkelverteilung aus den Simulationen abgeschätzt. Auftretende Effekte wie nicht massive Seitenwandschichten oder die verringerte Dichte von Metallatomen zum Rand des Reaktorvolumens hin konnten zumeist quantitativ erfasst werden. Die Simulationen beschreiben konsistent die durchgeführten Experimente, aber eine genaue Nachbildung der Unebenheit der Oberfläche der Grabenseitenwände ist nicht möglich, ebenso kann die Bildung unregelmäßiger Strukturen im Nanometerbereich, wie sie bei den Titan-Seitenwandschichten beobachtet wurden, nicht nachgebildet werden.