Zweidimensionale Simulation der lokalen Oxidation von Silizium

Die thermische Oxidation ist Bestandteil zahlreicher Isolationsprozesse. Bei Strukturgrößen im Submikronbereich treten zweidimensionale Effekte (Unteroxidation der Maske, Stresseffekte bei nichtplanaren Strukturen) störend in Erscheinung. Zur Untersuchung dieser Effekte wurde ein Programm zur numerischen Simulation der lokalen Oxidation von Silizium in zwei Dimensionen entwickelt. Das Deal-Grove Modell wurde auf zwei Dimensionen erweitert. Die beschreibenden Differentialgleichungen wurden mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente gelöst. Die derzeit bekannten Modelle für stressabhängige Oxidation sind teilweise mathematisch inkonsistent. Daher wurden nur Modelle für Stressabhängigkeit von Oxidationsrate und Diffusionskoeffizient in das numerische Modell übernommen. Zur effizienten Implementierung der nunmehr nichtlinearen Gleichungen wurde ein stabiles Zeitintegrationsverfahren entwickelt. Experimente zur lokalen Oxidation wurden durchgeführt, die Daten wurden durch TEM Mikroskopie an alysiert. Die implementierten physikalischen Modelle reichen zur Simulation von gängigen Isolationsprozessen aus. Bei hohen mechanischen Spannungen (etwa im Bereich scharfer Kanten) sind die derzeit bekannten physikalischen Modelle für das Fließen des Oxides jedoch nicht zufriedenstellend.