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Mit Solidworks Löcher bohren am Rande der Quantenmechanik, DPS Software program GmbH, Pressemitteilung

plasway-Applied sciences aus Dresden arbeitet mithilfe von Solidworks-Lösungen und der Methodenexpertise von DPS Software program im Bereich von Simulation und Berechnung an Technologiesprüngen für die Halbleiterindustrie.

Für die Herstellung eines Transistors muss ganz gezielt Halbleitermaterial abgetragen (etwa durch Plasma-Ätzen) oder hinzugefügt werden, damit die gewünschten Schalteigenschaften erzielt werden können. Ganz groß im Kommen ist dafür das „additive“ Verfahren Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition (PEALD). PAELD garantiert optimale Prozesssicherheit, sodass Oberflächen mit höchster Homogenität erzeugt werden können. Andernfalls können Leckströme die gewünschten ultrakurzen Schaltzeiten vereiteln.

Der Diplomphysiker Stephan Wege ist seit über zwei Dekaden im hochinnovativen Umfeld der Chip-Herstellung aktiv. Seine beruflichen Stationen de he waren bei den namhaften Chipherstellern Siemens Microelectronic, Infineon und Qimonda. Dabei hat sich der Physiker eine huge Experience für Ätz- und Plasma-Anwendungen angeeignet und diese dann in einer eigenen Unternehmung, der plasway-Applied sciences GmbH (Bannewitz bei Dresden, Sachsen), gebündelt. plasway-Applied sciences fertigt Komponenten und komplette Reaktorkammern auf dem Gebiet der plasmagestützten Abscheidung und des Ätzens (PEALD und ALE: Atomic Layer Etching).

Stephan Wege entwickelt derzeit gemeinsam mit einem Crew von fünf Mitarbeitern eine PEALD-Demonstrationsanlage mit beachtlichem Potential. Bei der CAE- Methodenberatung und dem Softwarevertrieb vertraut plasway auf die Kompetenz und Unterstützung der DPS Software program GmbH. Als Instruments kommen Solidworks 3D-CAD und Solidworks Stream Simulation zum Einsatz sowie neuerdings auch EMWorks.

Meisterleistung mithilfe von Solidworks

Bei plasway-Applied sciences entsteht eine PEALD-Demonstrationsanlage, die mit ungewöhnlich großem Durchsatz arbeiten kann. Zu den Aufgaben von Solidworks Stream Simulation gehörte beim Engineering der Anlage die Beanwortung der Frage: Wie lässt sich das (Plasma-Gasoline) effektiv in die Kammer einschießen und schnell wieder absaugen?

Über eine Anordnung von insgesamt 48 Düsen wird das Gasoline in den Reaktor geschossen. „Wir haben die Abstrahlcharakteristik der Düsengeometrien gemäß den Ergebnissen von Solidworks Stream Simulation optimiert. Hierzu haben wir das gesamte Reaktor-Design in der Modellierung berücksichtigt“, erklärt Stephan Wege.

Vor der Einführung von Solidworks Stream Simulation hatte Stephan Wege ein anderes Device für die Strömungssimulation benutzt. „Es hatte zwar gute Analyseergebnisse geliefert, aber der Aufbau der Geometrie innerhalb des Instruments warfare sehr mühsam. Die integrierte Design- und Analyseumgebung von Solidworks ist da von ganz anderer Qualität, erlaubt sie doch eine viel effizientere Suche nach der besten Lösung“, hebt der Geschäftsführer boil. Ins Gewicht fällt dieser Aspekt auch deswegen, weil sehr viele Berechnungsläufe durchgeführt wurden und das Design immer wieder angepasst werden musste.

Alles unter Kontrolle

Als Prozessgas zum Ätzen von Silizium wird SF6 in einen Argon-Strom eingeschossen und durch ein Plasma in Fluor (F) aufgebrochen. Die Fluor-Radikale adsorbien auf der Siliziumoberfläche und verbinden sich schließlich mit dem Silizium. Im Anschluss wird das Si-angereicherte „Abgas“ entfernt, wodurch wieder ist eine Atomlage „abgetragen“ ist. Eine sehr leistungsfähige Turbopumpe, unter dem Reaktor befestigt, sorgt für das ultraschnelle Absaugen und die Herstellung eines Quasi-Vakuums für den nächsten Abtragevorgangs. Auch der Einsatz der Turbopumpe wurde mit Solidworks Stream optimiert. Der Engineering-Aufwand trug Früchte: „Wir sind mit unserem Design aller Voraussicht nach um den Faktor 5 bis 10 schneller als das, was sonst üblich ist.“

Gewusst, wie

„Wolfgang Müller von DPS hat mir bereits in der Anfangszeit im Umgang mit Solidworks Stream Simulation sehr dabei geholfen, den Gasring zu optimieren. So hat er mir Methods beigebracht, um die FE-Methode zielführend für den Modellaufbau anzuwenden“, erklärt Stephan Wege. Auch bei der Wahl der Geometrie der Vernetzungselemente gab Wolfgang Müller wertvolle Tipps, meint der Geschäftsführer anerkennend. „Das Gute an Solidworks ist auch, dass es 64 CPU-Kerne und 128 Threads bei Rechnungslauf voll unterstützt. Ausgestattet ist die Workstation mit einem 256-GBit-RAM-Speicher und einer sehr schnellen SSD-Festplatte, sodass eine vollständige Kammersimulation lediglich etwa zehn Stunden beträgt“, sagt Stephan Wege zufrieden.

Fazit

„Wolfgang Müller von DPS Software program stand uns an vielen Stellen der Designanalyse stets helfend zur Seite, obwohl wir ihn mit unseren Fragen auch ganz schön gefordert haben“, sagt Stephan Wege begeistert. Doch hat die Geschichte mit der Nutzung von Solidworks-Produkten bei plasways erst ihren Anfang genommen. Stephan Wege nutzt inzwischen die elektromagnetische Simulationssoftware EMWorks zur elektrostatischen Analyse, um einen sogenannten Electrostatic Chuck (elektrostatische Spannvorrichtung) für die Reaktorkammer zu entwerfen und schließlich herzustellen. Auch bei der Nutzung von EMWorks überraschte DPS Software program mit hilfreichen Empfehlungen.

Creator: Dr. Bernhard Valnion, Fachjournalist

www.plasway-technologies.de
www.dps-software.de/…

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