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Matthias Kratzer

• Plasmaprozesse spielen bei der Herstellung mikroelektronischer Bauelemente eine entscheidende Rolle. In der Arbeit wird ein neuartiges Simulationstool vorgestellt, das die Beschreibung eines gesamten Plasmaprozesses von der Skala der Reaktorgröße bis zur Skala der atomaren Strukturen erlaubt. Der Simulator ist aus einem Plasmamodul, einem Plasmarandschichtmodul, einem Featuremodul und einem Molekulardynamikmodul aufgebaut, die selbstkonsistent miteinander gekoppelt sind. Die physikalischen Modelle sind so formuliert, dass realistische Prozessbedingungen unter vertretbarem Rechenzeitaufwand behandelt werden können. Dadurch eignet sich der Simulator hervorragend als TCAD Tool in der industriellen Entwicklung. Als Beispiel wird plasmaunterstütztes Ätzen von Silizium in einem kapazitiv gekoppelten Plasma für verschiedenen halogenhaltigen Umgebungen (Fluor, Chlor und Brom) untersucht; als Prozessgase dienen Argon-/Halogengemische.
• Plasma processes are commonly used in microelectronics fabrication. In this work a novel simulation tool is presented that treats the physics of a plasma process, from reactor scale down to atomistic scale, in one unified model. The simulator consists of a hierarchy of four modules that are linked together in a self-consistent way: A plasma bulk module, a plasma sheath module, a feature module, and a moleculardynamics module. The simulator is able to treat realistic process conditions, and is additionally computational very efficient. It is therefore suited as a TCAD tool for the microelectronic industry. As example, the reactive ion etching of silicon in an halide containing environment (fluorine, chlorine, and bromine, respectively) is investigated. The feed gas is additionally diluted with argon. The discharge is rf driven; the substrate, which typically sits on one of the electrodes, is in direct contact with the plasma.