Simulation von Prozessen und Anlagen

Reaktorskalensimulation von ALD-Prozessen

© Fraunhofer ENAS
Modell eines ALD-Reaktors.
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Modell eines ALD-Reaktors.

Die fortschreitende Miniaturisierung mikroelektronischer Bauteile führt zu einer steigenden Nachfrage nach Abscheideverfahren zur Erzeugung von gleichmäßigen, homogenen und extrem dünnen Schichten. Die Atomlagenabscheidung (ALD) besitzt die Fähigkeit zur Abscheidung dieser Schichten. Die Qualität der resultierenden Schichten hängt stark von den gewählten Prozessparametern wie Oberflächentemperatur, Prozessdruck, Einströmungsparameter der Gase, Dosierungs- und Spülzeiten ab. Der Einfluss dieser Parameter kann mithilfe von numerischer Strömungssimulation auf der Reaktorskala theoretisch untersucht werden.

Simulationen auf der Reaktorskala sind ein wertvolles Werkzeug zur Analyse von ALD-Prozessen. Als Ergebnis liefern diese Simulationen Informationen zum sich einstellenden Strömungsfeld, dem Druck und der Precursorverteilung im Reaktor. Anhand der Simulationsergebnisse ist es möglich, Optimierungsmöglichkeiten aufzuzeigen. Instationäre Simulationen erlauben darüber hinaus die Bewertung der Effizienz der Dosier- und Spülschritte. Besonders in der ALD-Prozessentwicklung spielen Simulationen auf der Reaktorskala eine wichtige Rolle und können die experimentelle Entwicklung unterstützen.

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Precursorkonzentrationen über der Waferoberfläche während eines ALD-Zyklus.
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Untersuchte ALD-Reaktorgeometrie.
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Precursorkonzentrationen über der Waferoberfläche nach einem 0,5 s TMA-Dosierungsschritt zeigt eine ungleichmäßige Precursoverteilung aufgrund der exzentrischen Inletposition.