半導體工業

半導體工業中的等離子體與稀薄氣體工藝仿真

Plasma and rarefied gas process simulation in the semiconductor industry

 

等離子體工藝在半導體制造中極為普遍。芯片制造過程由數百個工藝步驟組成,其中很多工藝都要利用等離子體。例如等離子體蝕刻、磁控濺射鍍膜、物理氣相沉積(PVD)或等離子體增強化學氣相沉積 (PECVD)、等離子體灰化、真空蒸鍍等。

 

 

1. 等離子體刻蝕設備仿真

58074d53-a6e7-42cf-846d-234df8a585a8.jpg 

案例1  放電等離子體刻蝕

第一步  放電仿真

外邊界接地,模型尺寸150mm×200mm,仿真使用PHM模塊,采用二維軸對稱模型。

 

 

 

第二步  鞘層中離子分布仿真

利用第一步運算結果的密度分布,電場變化以及模型文件;仿真使用IMCSM模塊,采用二維軸對稱模型。

 

SF5+角度分布                       SF5+能量分布

第三步  刻蝕仿真(干法刻蝕)

導入第二步結果參數(角度分布和能量分布)到刻蝕仿真模塊中,模型尺寸3μm×7μm。

  

 

 

案例2  Flare刻蝕

FPSM2D用于研究不同刻蝕氣體組分對硅表面刻蝕的影響,并給出形貌演化。

     

  

 

 

2. 磁控濺射仿真

對于磁控濺射的仿真,可以分為四個步驟:1) 建立背景磁場;2) 在背景磁場作用下,通過氣體放電,獲得到達靶材壁面的離子流量;3) 具有一定能量的離子轟擊到靶材,濺射靶材原子;4) 濺射出來的靶材原子沉積到基片,形成鍍膜。

 

磁場計算→放電計算→靶材濺射計算→靶材粒子輸運計算

案例1  2D磁控濺射全過程仿真

 

 

 

案例2  3D磁控濺射全過程仿真

本例是做磁控濺射三維放電模擬。其中靜磁場、等離子體放電分別采用MSSM3D、PIC-MCCM3D模塊。

等離子放電仿真:

  

             電子密度分布XY方向切片圖              電子密度ZX面切片圖

    

電位分布XY方向切片圖                電位分布ZX面切片圖

    

離子密度分布(XY方向)                 離子密度分布(XZ方向)

 

濺射Al原子XY面密度分布       濺射Al原子ZX面密度分布,靠近基板

 

3. 真空蒸鍍仿真

真空蒸發鍍膜是在真空條件下,用蒸發器加熱蒸發物質使之汽化,蒸發粒子流直接射向基片上沉積形成固態薄膜的技術。RGS3D模塊利用直接蒙特卡洛方法模擬氣體分子的碰撞和輸運過程,可以計算三維任意形狀的稀薄氣體流動,既可以處理結構化網格也可以處理四面體非結構化網格模型,支持模型中有運動的部件、蒸發源、進氣出氣端口等特征。可以輸出中性粒子密度、溫度、流速、能量分布等參數,可以統計粒子的壓強、平均自由程、流場分布等參數。

真空蒸鍍仿真案例 (多源共蒸發)

多源共蒸發仿真,用于薄膜工藝仿真,包括真空腔內稀薄氣體仿真、熱仿真和面板壁面的沉積仿真。

    

    

基板壁面沉積仿真如下圖:

    

 

4. PVD仿真

案例1  多層膜PVD模擬

被吸附的粒子的能量和角度分布分別為10eV和cos的四次方;三種入流粒子;每種粒子的模擬數量為5兆。

       

入射角度分布                形狀分布(T=200s)

案例2  3D物理氣相沉積:銅鍍膜

利用FPSM3D模塊對工件表面進行的物理氣相沉積過程進行仿真。給出沉積薄膜的形貌、厚度等特征,從微觀角度了解沉積過程。

   

  

 

5. CVD仿真

噴頭結構CVD裝置中稀薄氣體流動仿真

 

噴嘴與腔體

 

壓強

 

密度


在線客服

關閉

客戶服務熱線

021-50896138

在線客服
上海錦科信息科技有限公司
Shanghai Bright-Tech Information Technology Co.,Ltd.
? 2009-   備案號:滬ICP備09094026號-1 滬公網安備 31011502002588號 網站地圖
Caoporen超碰97人人_国产人成超碰在线_亚洲性夜夜综合久久7777_国产91亚洲精品