晶體生長計算與模擬軟件之FEMAG

1、晶體生長計算軟件FEMAG20世紀80年代中期，魯汶大學François Dupret教授帶領其團隊，開始晶體生長的研究，經(jīng)過10多年的行業(yè)研發(fā)及應用，F(xiàn)rançois Dupret教授于2003年成立了FEMAGSoft公司（總部設在比利時Louvain-la-Neuve市），正式推出晶體生長數(shù)值仿真軟件FEMAG。如今，F(xiàn)EMAG軟件已成為全球行業(yè)用戶高度認可的數(shù)值仿真工具，在晶體生長數(shù)值模擬領域處于國際領先地位。    FEMAG Soft擅長所有類型晶體材料生長方面的工藝模擬專業(yè)技術，比如：    

2、; 直拉法（Czochralski）     區(qū)熔法（Floating Zone）     適用于鑄錠定向凝固過程工藝（DS），Bridgman法     物理氣相傳輸法（PVT）產(chǎn)品模塊1. FEMAG/CZ-Czochralski (CZ) Process適用于Czochralski直拉法生長工藝和Kyropoulos生長工藝2. FEMAG/DS-Directional Solidification (DS) Process適用于鑄錠定向凝固過程工藝3. FEMAG/F

3、Z-Float Zone Process (FZ)適用于區(qū)熔法生長工藝主要功能1. 全局熱傳遞分析“全局性”即包涵所有拉晶要素在內(nèi)，并考慮傳熱模式的耦合。全局熱傳遞模擬分析，主要考慮:爐內(nèi)的輻射和傳導、熔體對流和爐內(nèi)氣體流量分析。2. 熱應力分析按照經(jīng)驗，一般情況下，晶體位錯的產(chǎn)生與晶體生長過程中熱應力的變化有著密切的關系。該軟件可以進行三維的非軸對稱和非各向同性溫度場熱應力分析計算，可以提出對晶體總的剪切力預估?！拔诲e”的產(chǎn)生是由于在晶體生長過程中,熱剪應力超越臨界水平,被稱為CRSS(臨界分剪應力)，而導致的塑性變形。3. 點缺陷預報該軟件可以預知在晶體生長過程中的點缺陷(自裂縫和空缺),

4、該仿真可以很好的預測在晶體生長過程中點缺陷的分布。4. 動態(tài)仿真動態(tài)仿真提供了對復雜幾何形狀對于時間演變的預測。該預測把發(fā)生在晶體生長和冷卻過程中所有瞬時的影響因素都考慮在內(nèi)。為了準確地預報晶體點缺陷和氧分,布動態(tài)仿真尤其是不可或缺的。5. 固液界面跟蹤在拉晶的過程中準確預測固液界面同樣是一個關鍵問題。對于不同的柑禍旋轉(zhuǎn)速度和不同的提拉高度,其固液界面是不同的。6. 加熱器功率預測利用軟件動態(tài)仿真反算加熱功率對于生長合格晶體也是非常必要的。7. 繪制溫度梯度通過仿真,固液交界面的溫度梯度可以很方便的計算出來。這一結(jié)果對于理論缺陷的預報是非常有用的。技術特色1. 全局建模（Global mode

5、ling）將熔爐分為宏觀單元（macro elements），包含液體與固體成分、散熱機箱、cement接合單元2. 時間相關建模（Time dependent modeling）使用與時間相關的仿真模型，比如準穩(wěn)態(tài)、準動態(tài)、Cz生長逆向或直接動態(tài)模型3. FEM離散化使用2D、Spectral 3D、Cartesian 3D等模型4. 幾何建?？梢詼蚀_處理變形體、界面以及所有的邊界層5. 求解技術高效線性求解+Newton & Raphson迭代模擬軟件的優(yōu)點       晶體生長模擬軟件能夠提供晶體生長爐內(nèi)部環(huán)境及晶體生長

6、過程，從而為生產(chǎn)商提供必要的信息，以便分析晶體生長過程特征及其工藝優(yōu)缺點是否符合市場需求。通過模擬軟件提供的功能，生產(chǎn)商可以提高工藝改進、優(yōu)化時的目標與優(yōu)先次序。       模擬軟件所提供的虛擬實驗使晶體生長商在物理實現(xiàn)之前設計、校驗他們的生產(chǎn)工藝。虛擬實驗不但操作方便、經(jīng)濟實惠、而且基本上不存在任何技術限制。應用范圍FEMAG Soft公司的模擬軟件應用于開發(fā)、優(yōu)化以下類型的晶體生長工藝：       IC級單晶硅和光伏級晶體硅       -族化合物半導體晶體材料，如GaAs/GaP等       鍺單晶       藍寶石、氧化物和鹵化物       碳化硅   應用領域10多年來，F(xiàn)EMAG Soft公司所開發(fā)的軟件產(chǎn)品獲得了國際上諸多專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的青睞，在以下類型的企業(yè)中得到廣泛應用：     集成電路用單晶硅生產(chǎn)企業(yè)