Программное обеспечения для моделирования элионных технологий Леонтьев Ю.А.

Содержание Введение Метод Монте-Карло Программная реализация База данных Графический интерфейс пользователя Заключение

Ионная имплантация в микроэлектронике Развитие современной микро и наноэлектроники непосредственно связано с разработкой интеллектуальных материалов и технологий. Их разработка не возможна без создания высокопроизводительного расширяемого программного обеспечения моделирования известных и разрабатываемых технологических процессов. Одной из важнейших технологических операций, используемых при изготовлении СБИС и УБИС, является ионная имплантация, заключающаяся во внедрении заряженных частиц высокой энергии ( кэВ) в полупроводниковые материалы. Наиболее известными программами, для моделирования задач ионного легирования, являются TRIM(SRIM) и Geant. Названные программные комплексы ориентированы на проведение демонстрационных расчетов, их исходные коды закрыты и пользователи используют их как черные ящики. При этом, постоянно обнаруживают существенные расхождения в экспериментальных и расчетных значениях, что приводит авторов к поиску ошибок в программных кодах. Использовать эти программы для моделирования реальных технологий проблематично.

Цель работы Целью настоящей работы является разработка эффективного и расширяемого базового алгоритма реализации метода Монте-Карло для решения задач ионного легирования широкого круга материалов электронной техники и написание тестового варианта программного комплекса. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: Выбор оптимальной среды программирования. Создание удобной программной архитектуры, позволяющей в дальнейшем замену устаревших физических допущений. Построение удобного для пользователя входного интерфейса. Создание базы данных материалов электроники.

Метод Монте-Карло Метод Монте-Карло общее название группы численных методов, основанных на получении большого числа реализаций стохастического (случайного) процесса, который формируется таким образом, чтобы его вероятностные характеристики совпадали с аналогичными величинами решаемой задачи. Прямое моделирование методом Монте-Карло какого-либо физического процесса подразумевает моделирование поведения отдельных элементарных частей физической системы. По сути это прямое моделирование близко к решению задачи из первых принципов, однако обычно для ускорения расчетов допускается применение каких-либо физических приближений. Моделирование облучения твердых тел ионами в приближении бинарных столкновений. Диффузия в твердых телах Моделирование молекулярно-лучевой эпитаксии.

Случайные числа в теории упругого рассеяния Для описания упругих столкновений в твердых телах необходимы три случайных числа: 1. - прицельный параметр; 2. - длина свободного пробега между столкновениями 1. - азимутальный угол

Выбор среды разработки В силу оговоренных выше требований к программному комплексу в качестве среды разработки была выбрана Microsoft Visual Studio 2005, платформа управляемого кода Microsoft.Net 2.0 и язык программирования – C#. 1. Простота работы с динамическими данными, заложенная в сам язык. 2. Продуманный синтаксис языка C#, позволяющий легко понимать код и быстро осваивать язык. 3. Огромная библиотека вспомогательных классов платформы. 4. Удобство создания сложного графического интерфейса. 5. Достаточное быстродействие.

Архитектура программы

Диаграмма классов модели расчета

Да Нет Да Нет Алгоритм работы программы Задание имплантируемого иона Задание параметров расчета Расчет статистических значений Оповещение пользователя о результатах Конструирование мишени Цикл по имплантируемым ионам Конец Цикл по энергетическим потерям Конец Расчет потерь и траектории

База данных материалов электронной техники

Важность База данных материалов является важным компонентом приложения, поскольку в современной микроэлектронике используется большое количество материалов: металлы; полупроводники; диэлектрики. Эти материалы относятся к различным группам и поэтому, разрабатываемая программа должна иметь как обширный список сгруппированных материалов, входящих в базу данных, так и удобную и эффективную бизнес логику для доступа и обработки данных, а также поддержку возможность ее беспрепятственного развития в дальнейшем. В качестве базы данных в программе используется библиотека SQLite (

Структура баз данных

Графический интерфейс пользователя

Дополнительный функционал Поддержка многопоточности Мастер установки Работа с XML файлами данных расчета

Тестирование программы НазваниеRp, нмΔRp, нмγβВремя SRIM мин 10 с SRIM 2003 с графикой мин 0 с SRIM мин 8 с SRIM 2006 с графикой мин 54 с Trek 2D с

Заключение 1. Проведен обзор литературы по программным средствам, используемым для расчета параметров распределения ускоренных ионов в твердых телах методом Монте-Карло. 2. Разработана базовая версия программного комплекса Trek 2D на языке C# с использование SQLite базы данных, позволяющая проводить расчеты параметров распределения ускоренных ионов в материалах электронной техники методом Монте-Карло. 3. Проведено тестирование разработанного алгоритма с широко используемыми программными комплексами SRIM 2003 и SRIM Показано удовлетворительное согласие расчетных данных по основным траекторным параметрам и огромный выигрыш в производительности. 4. Определены основные пути совершенствования разработанного алгоритма.