Modellierung gekoppelter Effekte in Mikrosystemen auf ...

2 Modellierung von Mikrosystemen
Die Entwicklung von Mikrobauelementen und -systemen und ihre Integration in industrielle
Standardprozesse erfolgte in den letzten Jahren immer rascher. Daher ist es unumstritten,
daß dieser Prozeß auf allen Ebenen des Entwurfs durch Simulation intensiv
unterstützt werden sollte, um Zeit und Kosten zu minimieren, die im Entwicklungs- und
Optimierungsprozeß von Bauelementen und -systemen durch teuere ” Trial and Error“-
Zyklen entstehen [109].
Durch den Einsatz von Simulation eröffnen sich dem Entwickler dabei folgende Vorteile
und Möglichkeiten:
Simulation ermöglicht detaillierte Einsicht in die Verteilung verschiedener interner
physikalischer Variablen, die im Experiment meist nicht oder nur mit hohem Aufwand
untersucht werden können. Dadurch erhält man ein fundiertes Verständnis der
auftretenden physikalischen Effekte im Bauelement und seiner Funktionsweise.
Konzepte können verifiziert werden, d.h. man gewinnt ein physikalisches Verständnis
dafür, ob sich das Bauelement wie beabsichtigt verhält, und inwiefern das Bauelementeverhalten
durch den Fabrikationsprozeß, durch Materialeigenschaften und
durch das Design beeinflußt wird.
Simulation eröffnet die Möglichkeit zu einfachem Designvariantenvergleich, gibt
damit Entscheidungshilfen für den Entwicklungs- und Optimierungsprozeß eines
Bauelementes und kann somit helfen, einige teure Entwicklungszyklen einzusparen.
Anzustreben ist eine umfassende, benutzerfreundliche Entwurfsumgebung (TCAD 1 -
Umgebung), die es erlaubt, Aufbau und Geometrie des Bauelements ausgehend vom
Maskenlayout mittels Prozeßsimulation zu modellieren und das Betriebsverhalten des
einzelnen Bauelements mittels Simulation auf der Ebene kontinuierlicher Felder sowie
das Verhalten des Gesamtsystems auf der Ebene von Schaltkreissimulation zu untersuchen
( ” Virtual Microtransducer Fab“ [149]). Derartige Entwurfsumgebungen werden in
der Mikroelektronik bereits seit einigen Jahren erfolgreich eingesetzt (z.B. [115]), in der
Mikrosystemtechnik befindet sich diese Entwicklung allerdings noch in den Kinderschuhen.
1 Technology Computer Aided Design