Cluster Mechatronik & Automation

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30.11.2020

Modellierung von Nano-Bauelementen

Startschuss für EU-Projekt MUNDFAB

Atomistische kinetische Monte-Carlo-Simulation des Wachstumsprozesses eines Siliziumkarbid-Nanopartikels. Die Abbildung links zeigt die Oberflächenatome des Nanopartikels, während die Abbildung rechts verschiedene Stapelfehler hervorhebt, die während des Wachstumsprozesses erzeugt wurden. Das Nanopartikel hat eine Größe von ca. 50 nm. © CNR-IMM

Viele Einsatzgebiete von Computern – beispielsweise Big Data, autonomes Fahren oder das Internet der Dinge – erfordern eine weitere Miniaturisierung elektronischer Schaltkreise. Ausgefeilte Herstellungstechniken für die Computerchips, wie die sequentielle 3D-Integration von Bauelementen, sind hier ein Schlüssel zum Erfolg. Neben experimentellen Untersuchungen kommt dem Einsatz von Simulationsprogrammen besondere Bedeutung zu: Simulationen erlauben eine Einsparung von Kosten und Zeit bei der Entwicklung von neuen Technologien und Bauelementen. Die Verbesserung von Simulationswerkzeugen steht daher im Fokus des vom Fraunhofer IISB koordinierten EU-Projekts MUNDFAB („Modeling Unconventional Nanoscaled Device FABrication“).

Simulationsprogramme, die auf klassischen Kontinuumsansätzen beruhen, sind bei Strukturen mit Dimensionen von wenigen Nanometern, wie sie im Projekt untersucht werden, nur eingeschränkt nutzbar. Der Grund dafür ist, dass diese Programme nicht in der Lage sind, spezifische Effekte wie beispielsweise die reduzierte elektrische Aktivierung von Dotierstoffen, spezielle Topographiemodifikationen oder Defektbildung und -wachstum mit hinreichender Präzision vorherzusagen. Insbesondere sind existierende Modelle für den Einsatz zur Modellierung von Niedertemperaturprozessen, die bei der Fertigung für die sequentielle 3D-Integration von Bauelementen zum Tragen kommen, nur eingeschränkt anwendbar.


Hier setzt das Projekt MUNDFAB an: Um die Genauigkeit der Prozess-Simulation zu optimieren, werden spezielle Experimente durchgeführt und Simulationsmodelle verbessert. Für die Simulationen setzen die Forscher*innen dabei sowohl auf kommerziell verfügbare Tools, Open-Source-Applikationen als auch auf Simulationsprogramme der Projektpartner, die im Projekt weiterentwickelt werden. Ziel ist es, am Ende des Projekts über eine vollständig kalibrierte Kette von Simulationswerkzeugen zu verfügen, die es erlaubt, die Herstellung und die sequentielle 3D-Integration von Nanobauelementen virtuell am Computer abzubilden.

MUNDFAB wird von der Europäischen Kommission mit 3,8 Mio. Euro gefördert. Die Projektpartner sind das Fraunhofer IISB (Koordinator), CEA-Leti (Frankreich), CNR-IMM (Italien), CNRS-LAAS (Frankreich), Lukasiewicz-ITME (Polen), STMicroelectronics (Frankreich) sowie die TU Wien (Österreich).

Ausführliche Informationen, wie beispielsweise Veröffentlichungen oder technische Projektberichte, sind auf der Webseite verfügbar: https://www.mundfab.eu/

Ansprechpartner
Dr. Peter Pichler, Tel. +49 9131 761-227, E-Mail: peter.pichler@iisb.fraunhofer.de


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