Mit fortschreitender Entwicklung in der Mikrosystemtechnik gewinnt die physikalisch basierte Modellierung und prädiktive Simulation eine strategische Bedeutung, denn der Einsatz leistungsfähiger CAD-Werkzeuge reduziert die Zahl und verkürzt die Dauer der Entwicklungszyklen, die neue Mikrosystemtechnik-Komponenten von der ersten Idee bis zum funktionierenden Prototyp durchlaufen. Die besondere Bedeutung der Modellierung und Simulation von Herstellungsprozessen für mikrostrukturierte Bauelemente besteht darin, daß die Ergebnisse als Grundlage und Eingangsgrößen für die nachfolgende Bauelemente- und Systemsimulation dienen. Daher ist es notwendig, daß mit der Prozeßsimulation alle für die Funktion der Bauelemente relevanten Größen exakt bestimmt werden. Nur unter dieser Voraussetzung kann die nachfolgende Simulation auf Bauelemente- und Systemebene verläßliche Ergebnisse liefern. Das naßchemische orientierungsabhängige Ätzen ist neben den Trockenätzprozessen eine Schlüsseltechnologie zur dreidimensionalen Strukturierung mikromechanischer Bauelemente. Trotz zahlreicher Untersuchungen ist der Ätzmechanismus zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch nicht vollständig geklärt; Geometrie und Morphologie geätzter Strukturen können auf der Grundlage der bekannten Modelle nicht konsistent erklärt werden. Vor diesem Hintergrund bestand das Ziel dieser Arbeit darin, aktuelle Erkenntnisse und neue experimentelle Ergebnisse über das orientierungsabhängige naßchemische Ätzen von Silizium auszuwerten und ein neues Simulationskonzept zu entwickeln, das sowohl ein realistisches physikalisches Modell verwendet als auch praxisrelevante Simulationsgebiete behandeln kann. Auf der Grundlage eines neuen Modells, das den orientierungsabhängigen Ätzprozeß als Stufenätzvorgang beschreibt, wurde ein numerisches Simulationsverfahren entwickelt und erstmals in ein allgemeines Konzept zur Topographiesimulation eingebettet. Bei der Entwicklung des Simulationskonzeptes wurde den Bedürfnissen des rechnergestützten Entwurfes moderner mikrostrukturierter Bauelemente besonders Rechnung getragen. Anhand von Testsimulationen an typischen Grundstrukturen der Volumenmikromechanik und dem Vergleich mit experimentellen Ergebnissen konnte eine weitere Validierung des Stufenätzmodells vorgenommen werden. Des Weiteren wurden beispielhaft für die reale, industrielle Fertigung von Bauelementen die mikromechanische Herstellung eines Inertialsensors und eines mechanischen Filters für mikrofluidische Anwendungen numerisch simuliert. Diese Strukturen erfordern eine dreidimensionale Simulation und die Berücksichtigung verschiedener Materialien mit unterschiedlichem Ätzverhalten. Das im Rahmen dieser Arbeit implementierte Simulationswerkzeug bewies hierbei, daß es die wesentlichen Anforderungen für die Unterstützung des Entwurfs mikrostrukturierter Bauelemente erfüllt.
«
Mit fortschreitender Entwicklung in der Mikrosystemtechnik gewinnt die physikalisch basierte Modellierung und prädiktive Simulation eine strategische Bedeutung, denn der Einsatz leistungsfähiger CAD-Werkzeuge reduziert die Zahl und verkürzt die Dauer der Entwicklungszyklen, die neue Mikrosystemtechnik-Komponenten von der ersten Idee bis zum funktionierenden Prototyp durchlaufen. Die besondere Bedeutung der Modellierung und Simulation von Herstellungsprozessen für mikrostrukturierte Bauelemente b...
»