Modellierung gekoppelter Effekte in Mikrosystemen auf ...

Ausblick
Ausgehend von den in dieser Arbeit erzielten Ergebnissen sollten nun in verschiedenen
Richtungen weitere Anstrengungen erfolgen.
Ein wichtiger Punkt ist hier, die entwickelte Methodik zur Behandlung von Squeeze-
Film-Dämpfung in Mikrobauelementen und -systemen zu vervollständigen. Hierzu sollte
der Mixed-Level-Ansatz zunächst auf flexible Strukturen erweitert und Konzepte zur Behandlung
komplexerer Mikrostrukturen, z.B. stark perforierter Bauelemente, entwickelt
werden. Da die Reynoldsgleichung in ihrer allgemeinsten Form auch die laterale Bewegung
der Strukturen enthält, sollte sich der Ansatz auch auf bestimmte Fälle der Gleitfilmdämpfung
erweitern lassen. Zur Überprüfung der Methode und Validierung der Modelle
müssen dann umfangreiche experimentelle Untersuchungen sowohl an einfachen
Teststrukturen als auch an komplexeren Bauelementen und ganzen Mikrosystemen erfolgen.
An nächster Stelle steht dann die Systematisierung und Verallgemeinerung der Methode
hinsichtlich automatisierter Modellentwicklung und Erweiterung auf andere physikalische
Domänen.
Allgemein gibt es hinsichtlich der Simulation von Mikrosystemen auf allen Hierarchieebenen
der Modellierung noch offene Punkte. Auf kontinuierlicher Feldebene gilt es, die
Behandlung gekoppelter Effekte in Standardsimulatoren zu realisieren und zu etablieren,
wobei hier sicherlich ein Schwerpunkt auf der Verbesserung der Algorithmen und Verfahren
zur effizienten und vor allem stabilen Lösung der gekoppelten Probleme liegt. Für
die Systemebene bleibt hauptsächlich noch in der Frage nach systematischer Ableitung
von Kompaktmodellen viel Raum für die Entwicklung neuer Konzepte und Methoden. In
dieser Arbeit wie auch in parallel dazu angestellten Untersuchungen von P. Voigt [139]
hat es sich gezeigt, daß es nach dem bisherigen Erkenntnisstand kaum möglich ist, Kompaktmodelle
automatisiert abzuleiten, wenn man eine große Reduktion der Freiheitsgrade,
aber dennoch physikalisch basierte und über Modell- und Designparameter richtig skalierende
Modelle für schnelle Design- und Optimierungsstudien erhalten will. Ein vielversprechender
Ansatz ist hier, wie im Falle der Dämpfungsproblematik gezeigt, Konzepte
und Modelle für bestimmte Problemklassen zu entwickeln, die sich dann leicht auf andere
Anwendungen und Problemstellungen anpassen lassen. Teilweise kann die Ableitung
der Modelle dann, je nach Problemstellung, auch automatisiert erfolgen (z.B. bei Finiten
Netzwerken). Vor allem aber muß eine Standardisierung der Verfahren angestrebt werden,
damit die Entwicklungsaktivitäten fokussiert und effizienter erfolgen können. Mit
Modellbibliotheken, die für mikromechanische Systeme aufgebaut werden, ist hier bereits
ein Anfang gemacht.
Ziel muß es sein, anwendungsspezifische TCAD-Umgebungen für Mikrosysteme zu entwickeln,
in denen ein Designfluß von der Idee eines Bauelements über das Maskenlayout,
die Prozeß- und Bauelementesimulation bis hin zum Systemverhalten durchgängig simuliert
werden kann. Wünschenswert wäre hier auch, daß neben dem ” bottom-up-“ Entwurf
(von der Maske zum System), der bisher meist verfolgt wird, die umgekehrte Strategie,
der ” top-down-“ Entwurf (von der Funktionalität, also dem Systemverhalten, zur Maske)
realisiert wird, so daß die volle Bandbreite an Entwurfsmöglichkeiten für den Mikrosystementwurf
innerhalb einer Simulationsumgebung zur Verfügung steht.
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