晶體生長(zhǎng)計(jì)算與模擬軟件之FEMAG

1、晶體生長(zhǎng)計(jì)算軟件FEMAG20世紀(jì)80年代中期，魯汶大學(xué)François Dupret教授帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)，開(kāi)始晶體生長(zhǎng)的研究，經(jīng)過(guò)10多年的行業(yè)研發(fā)及應(yīng)用，F(xiàn)rançois Dupret教授于2003年成立了FEMAGSoft公司（總部設(shè)在比利時(shí)Louvain-la-Neuve市），正式推出晶體生長(zhǎng)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(rèn)可的數(shù)值仿真工具，在晶體生長(zhǎng)數(shù)值模擬領(lǐng)域處于國(guó)際領(lǐng)先地位。    FEMAG Soft擅長(zhǎng)所有類(lèi)型晶體材料生長(zhǎng)方面的工藝模擬專(zhuān)業(yè)技術(shù)，比如：    

2、; 直拉法（Czochralski）     區(qū)熔法（Floating Zone）     適用于鑄錠定向凝固過(guò)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(zhǎng)工藝和Kyropoulos生長(zhǎng)工藝2. FEMAG/DS-Directional Solidification (DS) Process適用于鑄錠定向凝固過(guò)程工藝3. FEMAG/F

3、Z-Float Zone Process (FZ)適用于區(qū)熔法生長(zhǎng)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(dǎo)、熔體對(duì)流和爐內(nèi)氣體流量分析。2. 熱應(yīng)力分析按照經(jīng)驗(yàn)，一般情況下，晶體位錯(cuò)的產(chǎn)生與晶體生長(zhǎng)過(guò)程中熱應(yīng)力的變化有著密切的關(guān)系。該軟件可以進(jìn)行三維的非軸對(duì)稱(chēng)和非各向同性溫度場(chǎng)熱應(yīng)力分析計(jì)算，可以提出對(duì)晶體總的剪切力預(yù)估?！拔诲e(cuò)”的產(chǎn)生是由于在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中,熱剪應(yīng)力超越臨界水平,被稱(chēng)為CRSS(臨界分剪應(yīng)力)，而導(dǎo)致的塑性變形。3. 點(diǎn)缺陷預(yù)報(bào)該軟件可以預(yù)知在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的點(diǎn)缺陷(自裂縫和空缺),

4、該仿真可以很好的預(yù)測(cè)在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中點(diǎn)缺陷的分布。4. 動(dòng)態(tài)仿真動(dòng)態(tài)仿真提供了對(duì)復(fù)雜幾何形狀對(duì)于時(shí)間演變的預(yù)測(cè)。該預(yù)測(cè)把發(fā)生在晶體生長(zhǎng)和冷卻過(guò)程中所有瞬時(shí)的影響因素都考慮在內(nèi)。為了準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)晶體點(diǎn)缺陷和氧分,布動(dòng)態(tài)仿真尤其是不可或缺的。5. 固液界面跟蹤在拉晶的過(guò)程中準(zhǔn)確預(yù)測(cè)固液界面同樣是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。對(duì)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(yù)測(cè)利用軟件動(dòng)態(tài)仿真反算加熱功率對(duì)于生長(zhǎng)合格晶體也是非常必要的。7. 繪制溫度梯度通過(guò)仿真,固液交界面的溫度梯度可以很方便的計(jì)算出來(lái)。這一結(jié)果對(duì)于理論缺陷的預(yù)報(bào)是非常有用的。技術(shù)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(jī)箱、cement接合單元2. 時(shí)間相關(guān)建模（Time dependent modeling）使用與時(shí)間相關(guān)的仿真模型，比如準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)、Cz生長(zhǎng)逆向或直接動(dòng)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?zhǔn)確處理變形體、界面以及所有的邊界層5. 求解技術(shù)高效線性求解+Newton & Raphson迭代模擬軟件的優(yōu)點(diǎn)       晶體生長(zhǎng)模擬軟件能夠提供晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)部環(huán)境及晶體生長(zhǎng)

6、過(guò)程，從而為生產(chǎn)商提供必要的信息，以便分析晶體生長(zhǎng)過(guò)程特征及其工藝優(yōu)缺點(diǎn)是否符合市場(chǎng)需求。通過(guò)模擬軟件提供的功能，生產(chǎn)商可以提高工藝改進(jìn)、優(yōu)化時(shí)的目標(biāo)與優(yōu)先次序。       模擬軟件所提供的虛擬實(shí)驗(yàn)使晶體生長(zhǎng)商在物理實(shí)現(xiàn)之前設(shè)計(jì)、校驗(yàn)他們的生產(chǎn)工藝。虛擬實(shí)驗(yàn)不但操作方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、而且基本上不存在任何技術(shù)限制。應(yīng)用范圍FEMAG Soft公司的模擬軟件應(yīng)用于開(kāi)發(fā)、優(yōu)化以下類(lèi)型的晶體生長(zhǎng)工藝：       IC級(jí)單晶硅和光伏級(jí)晶體硅       -族化合物半導(dǎo)體晶體材料，如GaAs/GaP等       鍺單晶       藍(lán)寶石、氧化物和鹵化物       碳化硅   應(yīng)用領(lǐng)域10多年來(lái)，F(xiàn)EMAG Soft公司所開(kāi)發(fā)的軟件產(chǎn)品獲得了國(guó)際上諸多專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的青睞，在以下類(lèi)型的企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用：     集成電路用單晶硅生產(chǎn)企業(yè)