磁控溅射仿真
发布网友
发布时间：2024-12-06 13:01
共1个回答
热心网友
时间：2024-12-14 01:54
PVD工艺，即磁控溅射仿真，是一种在半导体工业中广泛应用的技术，它涉及利用高能粒子，如正离子，轰击固体表面，从而使固体表面的原子或分子飞溅出来，形成薄膜，称为溅射镀膜。磁控溅射制膜通过在靶阴极内侧安装永久磁铁来约束带电粒子的运动，以提高镀膜效率。当靶面处的电场和磁场垂直时，电子会沿着磁力线做螺旋运动，增加与中性气体分子的碰撞次数，产生更多离子轰击靶材。
在进行磁控溅射仿真时，通常采用PEGASUS软件的磁控溅射仿真计算模块。仿真过程通常分为四个步骤：计算背景磁场、在磁场作用下通过气体放电获得离子流量能量角度参数、离子轰击靶材溅射靶材粒子、靶材粒子空间输运并沉积到基片形成镀膜。这一流程通过仿真算法和模块的配合，可以准确模拟磁控溅射过程。
磁场计算使用MSSM和MSSM3D模块，通过有限元法计算由线圈和永磁体产生的磁场。放电计算使用PIC-MCCM和PIC-MCCM3D模块，基于粒子云网格技术和粒子蒙特卡洛算法，模拟各种低温、低气压等离子放电过程，提供电子、离子的密度、产率、温度、速率、流量分布等信息。靶材溅射产率计算使用SASAMAL和SPUTSM模块，通过两体碰撞近似的数学模型和蒙特卡洛方法计算入射粒子的能量传输和靶原子的溅射过程。靶材粒子空间输运计算则使用DSMCM和DSMCM3D模块，采用直接蒙特卡洛方法模拟气体分子的碰撞和输运过程，计算溅射原子在壁面上的流量。
薄膜生长过程仿真则通过FPSM2D和FPSM3D模块，考虑薄膜的演化过程，包括刻蚀、沉积和多层镀膜等工艺过程，计算固体壁面随时间变化的特征轮廓，以及气相各组分的分布。这些仿真算法和模块的结合，为磁控溅射工艺提供了精确的计算工具，确保了薄膜生长的高效率和高质量。
通过具体的案例分析，如磁场计算、放电计算、靶材溅射计算、靶材粒子输运计算以及基底沉积薄膜生长过程的计算，我们可以更直观地理解磁控溅射仿真在实际应用中的重要性。案例分析中，磁场计算使用MSSM模块，根据给定的材料参数，计算线圈和永磁体产生的磁场分布。放电计算使用PIC-MCCM模块，考虑Ar气作为放电工质的粒子模型，以及特定的碰撞反应，生成电子和离子的密度分布。靶材溅射计算则使用SPUTSM模块，基于前一步的计算结果，模拟靶材粒子的溅射过程。靶材粒子输运计算使用DSMCM模块，考虑粒子在壁面上的输运和沉积过程。最后，薄膜生长过程的计算则通过FPSM2D模块，考虑粒子的速度分布，模拟在Si衬底上沉积Cu+Zn膜时膜的厚度分布。
