Die Prozesssimulation ermöglicht ein besseres Verständnis der einzelnen Prozessschritte, spart Zeit und Kosten bei der Entwicklung und Optimierung neuer Technologien und hilft bei der Lösung von Problemen in der Fertigung. Unser Interessenschwerpunkt sind Ionenstrahlprozesse wie Ionenimplantation und Sputtern sowie thermische Prozesse nach der Implantation. Wir sind sowohl an den numerischen Algorithmen als auch an der Modellierung der Prozessphysik und -chemie interessiert. Im Laufe der Jahre haben wir zwei Simulationsprogramme entwickelt, die auch externen Nutzern zur Verfügung stehen (siehe unten).

Wenn Sie Student sind und sich für die Simulationsmethoden und ihre Anwendung auf der Nanoskala interessieren, können Sie mehr in der Vorlesung Materialien, Prozesse und Technologien der Mikroelektronik, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster erfahren. Eine vereinfachte Version von PyTopSim wird im Seminar Wissenschaftliches Programmieren in Python, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster entwickelt.

Wenn Sie in unserem Team mitarbeiten wollen, schauen Sie sich unser Themenangebot für Diplomarbeiten und Dissertationen an, oder kontaktieren Sie Gerhard Hobler.

Simulationsprogramme:

IMSIL (Implant and Sputter sImuLator) ist ein Monte-Carlo-Simulator für Ionenstrahleffekte, der auf der Zweikörperwechselwirkungsnäherung basiert. Er kann statische 1D-, 2D- und rotationssymmetrische 3D-Targetgeometrien verarbeiten, die aus einer beliebigen Anzahl amorpher Materialien und optional einem kristallinen Material bestehen. Darüber hinaus können dynamische Änderungen der Geometrie und Zusammensetzung von 1D-Targets simuliert werden. Die Fähigkeit, Channeling und kristallorientierungsabhängiges Sputtern zu simulieren, unterscheidet IMSIL von anderen weit verbreiteten Monte-Carlo-Programmen. Die Modelle für die Ionenimplantation in Silizium sind gut kalibriert. Es ist geplant, IMSIL zu einem vollständigen 3D-Simulator für statische/dynamische binäre Kollisionen auszubauen. Weitere Informationen über die neueste Version von IMSIL finden Sie im Manual, öffnet eine Datei in einem neuen Fenster.
IMSIL wird normalerweise an nicht-kommerzielle Nutzer kostenlos abgegeben. Um eine Lizenz zu erhalten, wenden Sie sich bitte an Gerhard Hobler.

PyTopSim ist ein 2D/3D-Kontinuumssimulator für fokussiertes Ionenstrahlsputtern, der auf der String-Methode basiert. Er funktioniert am besten für Oberflächen, die durch Höhenfunktionen beschrieben werden können. PyTopSim ist für einige Ionenarten/Energiekombinationen und Si- oder W-Targets kalibriert. Für andere Ion-Target-Kombinationen muss der physikalische Input bereitgestellt werden, z. B. durch IMSIL-Simulationen. PyTopSim ist vollständig in Python geschrieben und ist Open Source. Es kann hier, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster heruntergeladen werden. Beachten Sie, dass PyTopSim zwar für viele Anwendungen geeignet ist, wie die Testbeispiele zeigen, aber nicht den gleichen Standard wie IMSIL hat. Wenn Sie an dieser Art der Simulation interessiert sind, können Sie sich gerne an Gerhard Hobler wenden.
 

Beispiele:

FIB-Sputtern einer Wand

FIB-Sputtereffekte an einer Wand

Fokusierte Ga-Ionenstrahlen werden routinemäßig benützt, um dünne Proben for die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) herzustellen. Dazu lässt man den Strahl unter einem schleifenden Winkel einfallen, d.h. der Ionenstrahl ist fast parallel zur Oberfläche, die abgesputtert werden soll, siehe den vertikalen grauen Bereich im Bild rechts. Die ursprüngliche Geometrie ist im Bild durch eine strichlierte Linie gekennzeichnet. Durch die Einwirkung des Strahls verschiebt sich die Oberfläche nach rechts. Durch Scannen (Bewegen) des Strahls nach rechts mit geeigneter Geschwindigkeit kann die Wand bis zur gewünschten Position erodiert werden. Die W-Schicht schirmt das Si-Substrat von den Ausläufern des Strahls ab.

Die Bildqualität der TEM-Aufnahme wird von der Kontamination mit Ga-Ionen und die durch die Ionenbestrahlung erzeugten Schäden beeinflusst. Das Bild rechts zeigt die Ga-Konzentration, die selbstkonsistent mit der Entwicklung der Oberfläche mit Hilfe des Monte-Carlo-Simulators FIBSIM (einem Vorläufer von IMSIL) berechnet wurde.

   

Arbeitsgruppenleiter: