Projekt MOMENTUM
Im Projekt MOMENTUM wird eine neue Variante der 22FDX Technologie von Globalfoundries entwickelt, die in den Kennwerten Performance, Power und Area den Konkurrenzprodukten deutlich überlegen ist. Schwankungen beim Herstellungsprozess (Prozessvariabilität) stellen hier eine der grössten Herausforderungen dar. Diese gilt es bereits im Vorfeld durch Modellierung und Simulation zu minimieren.
Das epitaktische Wachstum von dotiertem Silizium (Si) bzw. Silizium-Germanium (SiGe) auf den Source- und Drain-Gebieten des Transistors stellt eine besondere Herausforderung innerhalb der 22FDX Technologie dar. Es wird eine erhöhte Variabilität von Dicke und auch Struktur der aufgewachsenen Schichten beobachtet. Diese gilt es zu minimieren. Vom Projektpartner Fraunhofer ENAS werden hierzu im Rahmen von MOMENTUM umfangreiche Prozesssimulationen und Optimierungen durchgeführt. Dies erfordert jedoch ein gutes Verständnis der zugrundeliegenden physikalischen und chemischen Mechanismen des Schichtwachstums.
Diese Fragestellungen sollen im Teilprojekt Atomistische Modellierung von Oberflächenchemie und epitaktischem Wachstum grundlegend aufgeklärt werden. In einem ersten Schritt erfolgt eine thermodynamische Modellierung des Schichtwachstums um schnell die wichtigsten chemischen Reaktionspfade zu identifizieren. Danach werden detaillierte kinetische Modelle der Chemie des Si- und SiGe-Wachstums erarbeitet. Hier kommen umfangreiche quantenmechanische Rechnungen zu den relevanten chemischen Reaktionen in der Gasphase und auf den entsprechenden Oberflächen durchgeführt zum Einsatz.
Die Beschreibung des eigentlichen Schichtwachstums auf atomarer Ebene erfolgt mit KMC-Methoden. Die hierfür nötigen Eingangsdaten werden anfangs der Literatur entnommen und im Projektverlauf mit Hilfe der Ergebnisse der kinetischen Modellierung des Si- und SiGe-Prozesses erweitert und verbessert. Mit Hilfe der KMC-Modellierung lassen Effekte wie die Facettenbildung der gewachsenen Oberflächen sowie Oberflächendiffusion in Abhängigkeit verschiedener Prozessbedingungen während des Schichtwachstums realitätsnah untersuchen und auswerten.
Die Ergebnisse der atomistischen Modellierung des Projektpartners TU Chemnitz ZfM können schliesslich vom Projektpartner Fraunhofer ENAS genutzt werden um die Prozesssimulation auf der Reaktorskala zu verbessern.
Das Projekt MOMENTUM wurde kofinanziert durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) sowie durch Steuermittel auf Grundlage des von den Abgeordneten des Sächsischen Landtags beschlossenen Haushaltes.
