Modellierung gekoppelter Effekte in Mikrosystemen auf ...
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2 <strong>Modellierung</strong> von <strong>Mikrosystemen</strong><br />
Die Entwicklung von Mikrobauelementen und -systemen und ihre Integration <strong>in</strong> <strong>in</strong>dustrielle<br />
Standardprozesse erfolgte <strong>in</strong> den letzten Jahren immer rascher. Daher ist es unumstritten,<br />
daß dieser Prozeß <strong>auf</strong> allen Ebenen des Entwurfs durch Simulation <strong>in</strong>tensiv<br />
unterstützt werden sollte, um Zeit und Kosten zu m<strong>in</strong>imieren, die im Entwicklungs- und<br />
Optimierungsprozeß von Bauelementen und -systemen durch teuere ” Trial and Error“-<br />
Zyklen entstehen [109].<br />
Durch den E<strong>in</strong>satz von Simulation eröffnen sich dem Entwickler dabei folgende Vorteile<br />
und Möglichkeiten:<br />
Simulation ermöglicht detaillierte E<strong>in</strong>sicht <strong>in</strong> die Verteilung verschiedener <strong>in</strong>terner<br />
physikalischer Variablen, die im Experiment meist nicht oder nur mit hohem Aufwand<br />
untersucht werden können. Dadurch erhält man e<strong>in</strong> fundiertes Verständnis der<br />
<strong>auf</strong>tretenden physikalischen <strong>Effekte</strong> im Bauelement und se<strong>in</strong>er Funktionsweise.<br />
Konzepte können verifiziert werden, d.h. man gew<strong>in</strong>nt e<strong>in</strong> physikalisches Verständnis<br />
dafür, ob sich das Bauelement wie beabsichtigt verhält, und <strong>in</strong>wiefern das Bauelementeverhalten<br />
durch den Fabrikationsprozeß, durch Materialeigenschaften und<br />
durch das Design bee<strong>in</strong>flußt wird.<br />
Simulation eröffnet die Möglichkeit zu e<strong>in</strong>fachem Designvariantenvergleich, gibt<br />
damit Entscheidungshilfen für den Entwicklungs- und Optimierungsprozeß e<strong>in</strong>es<br />
Bauelementes und kann somit helfen, e<strong>in</strong>ige teure Entwicklungszyklen e<strong>in</strong>zusparen.<br />
Anzustreben ist e<strong>in</strong>e umfassende, benutzerfreundliche Entwurfsumgebung (TCAD 1 -<br />
Umgebung), die es erlaubt, Aufbau und Geometrie des Bauelements ausgehend vom<br />
Maskenlayout mittels Prozeßsimulation zu modellieren und das Betriebsverhalten des<br />
e<strong>in</strong>zelnen Bauelements mittels Simulation <strong>auf</strong> der Ebene kont<strong>in</strong>uierlicher Felder sowie<br />
das Verhalten des Gesamtsystems <strong>auf</strong> der Ebene von Schaltkreissimulation zu untersuchen<br />
( ” Virtual Microtransducer Fab“ [149]). Derartige Entwurfsumgebungen werden <strong>in</strong><br />
der Mikroelektronik bereits seit e<strong>in</strong>igen Jahren erfolgreich e<strong>in</strong>gesetzt (z.B. [115]), <strong>in</strong> der<br />
Mikrosystemtechnik bef<strong>in</strong>det sich diese Entwicklung allerd<strong>in</strong>gs noch <strong>in</strong> den K<strong>in</strong>derschuhen.<br />
1 Technology Computer Aided Design