Thermodynamische modelering van chemische reacties bij materiaal groei en etsing

Continue dimensie schaling van de CMOS bouwstenen voor transistor en geheugen toepassingen resulteerde in evolutie in verschillende technologie domeinen. Niettemin is een proportionele dimensie schaling alleen niet meer toereikend voor alle actieve component aspecten. In concreto is een specifieke keuze van nieuwe materialen, met verbeterde performantie en hoog-kwalitatieve interfases noodzakelijk om de continue innovatieve technologie noden te blijven ondersteunen. De invoering van nieuwe materialen resulteert in een bron van ontwikkelingsuitdagingen, niet in het minst in het domein van groei (depositie) en etsing. Kennis opbouw rond identificatie en design van chemische precursors, compatiebel met silicium integratie aspecten en gebruikte reactor systemen is een belangrijke uitdaging. Specifiek voor materiaal systemen is het fundamenteel om de reactiviteit onderliggend aan het depositie process, de substraat afhankelijkheid en de engineering mogelijkheden voor selectieve depositie te begrijpen. Daarnaast is ook de ontwikkeling van (selectieve) ets strategieen voor deze multi-component materiaal cruciaal. Specifiek dient een proces venster gevondente worden dat resulteert in de vorming van vluchtige etsproducten, zonder (her)depositie. Dit probleem is accuut voor complexe magnetische materialen en amorfe halfgeleider materialen. Veel van deze uitdagingen ontstaan door de beperking om het voorkomen van dominante chemische reacties in multi-component systemen, waar meerdere duizend reacties potentieel simultaan gebeuren, te voorspellen. Dit laatste o.a. door een gebrek aan kennis over de thermodynamic voor vele van die componenten en reacties. Dit PhD onderwerp levert een bijdrage aan de oplossing van deze uitdagingen, door gebruik te maken van het voorspellende potentieel van first-principles simulaties tot opbouw van een referentie database die de thermodynamische eigenschappen van nieuwe materialen, hun depositie en ets precursor molecule en de geassocieerde nevenproducten verbindt. Deze database dient vervolgens gecombineerd te worden via numerische minimizatie methodes ter identificatie van de meest waarschijnlijk reacties tijdens depositie en ets. De ontwikkelde inzichten leveren belangrijke richtlijnen voor precursor selectie en proces controle (concentratie, temperatuur en druk). Het resultaat van de simulaties zal gevalideerd worden a.h.v. experimentele resultaten met als doel de ontwikkeling van nieuwe materialen en gerelateerde processen.