In der Mikroelektronik spielen Halbleitereinkristalle für die Herstellung von Bauelementen eine Schlüsselrolle. Dies gilt nicht nur für den Basiswerkstoff Silicium sondern auch für etliche andere in der Halbleitertechnologie eingesetzte Materialien wie z.B. defektarme Indiumphosphid-Einkristalle für die ultraschnelle Datenübertragung oder Calciumfluorid-Einkristalle als Linsenmaterial für die Photolithographie.

Für die Herstellung dieser Kristalle – genannt “Kristallzüchtung“ – ist der Einsatz der numerischen Prozesssimulation heute ein unverzichtbares Hilfsmittel geworden, vor allem um in der Industrie Zeit und Kosten für die Anlagen- und Prozessentwicklung zu sparen. Wesentliche Innovationen für dieses Gebiet kamen in den letzten Jahren vom Fraunhofer IISB. Die Software, die die Wissenschaftler des IISB entwickelt haben, zeichnet sich neben ihrer Leistungsfähigkeit vor allem auch durch eine enorme Benutzerfreundlichkeit aus. Die Software erfasst den komplexen Aufbau einer Kristallzüchtungsanlage durch automatisches Einlesen einer CAD-Konstruktionszeichnung und berechnet die für das Kristallwachstum relevanten Wärme- und Stofftransportmechanismen einschließlich thermischer Spannungen im Kristall sowie die Form der freien Phasengrenze unter Verwendung modernster Verfahren der Angewandten Mathematik und Informatik.

Ein bedeutendes Leistungsmerkmal der IISB - Software ist die Verwendung von neuartigen Optimierungsverfahren, wie die so genannte „inverse“ Simulation und der Einsatz von so genannten „genetischen Algorithmen“. Hierbei ermittelt das Programm automatisch die erforderlichen Anlagengeometrien und Prozessführungen zum Beispiel für ein vom Nutzer frei wählbares Profil von Temperaturverteilungen im Kristall und unter Vorgabe bestimmter Nebenbedingungen, zum Beispiel der maximalen Heizleistungen.

Herr Fischer und Herr Friedrich erhalten stellvertretend für das gesamte Autorenteam die Auszeichnung für ihre im Journal of Crystal Growth 250 2005 publizierte Veröffentlichung über den Status und die Herausforderungen in dem Gebiet der Simulation von Kristallzüchtungsprozessen. In diesem Artikel wird die richtungweisende Entwicklung von neuartigen Optimierungsverfahren im Bereich der Simulation von Kristallzüchtungsprozessen demonstriert.

Herr Fischer promovierte 2001 nach seinem Studium der Physik an der Universität Erlangen – Nürnberg in der Abteilung Kristallzüchtung des Fraunhofer IISB über die Simulation des Einsatzes von Magnetfeldern bei der Halbleiterkristallzüchtung. Seit 2002 ist Herr Fischer für die strategische Planung am Fraunhofer IISB verantwortlich und verwaltet als Geschäftsführer den Bayerischen Forschungsverbund für Nanoelektronik (FORNEL).

Herr Friedrich studierte an der Universität Erlangen – Nürnberg Werkstoffwissenschaften. Nach seiner Promotion 1996 an der Universität Erlangen – Nürnberg über die Kristallzüchtung unter erhöhter Schwerkraft auf Zentrifugen forschte er 1997 am Applikations- und Technologiezentrum für Energie-, Verfahrungs- und Umwelttechnik in Sulzbach-Rosenberg über den Einfluss von Magnetfeldern bei der Kristallzüchtung und Erstarrung von Metallen. Ab 1998 hat Herr Friedrich gemeinsam mit Herrn Prof. Dr. Dr. h.c. Georg Müller am Fraunhofer IISB die Abteilung Kristallzüchtung aufgebaut, die er seit 2004 leitet. Für seine herausragenden Arbeiten zur Calciumfluoridkristallzüchtung wurde Herr Friedrich gemeinsam mit weiteren Kollegen 2003 mit dem Wissenschaftspreis des Stifterverbandes ausgezeichnet.