PEGASUS 专业低温等离子体与稀薄气体仿真软件

等离子体增强材料表面处理仿真


    PEGASUS还提供等离子体对材料表面处理过程的仿真能力,能够计算入射粒子对材料表面的影响以及注入离子的分布等特征。可以用于研究磁控溅射中溅射离子的产额;也可以基于鞘层模型计算入射到材料表面的离子能量和角度分布;还能够模拟气相沉积及刻蚀过程中薄膜形貌的演化等。


1. 等离子体干法刻蚀

    等离子体刻蚀是去除表面物质的一种重要工艺过程。等离子体刻蚀过程可以具有化学选择性,即只从表面去除一种材料而不影响其他的材料,也可以是各向异性的,即只去除沟槽底部的材料而不影响侧壁上同样的材料。等离子体刻蚀是能各向异性地将一些材料从物体表面去除且在工业上唯一可行的技术。

1.1 Flare刻蚀

    PEGASUS被用于研究不同刻蚀气体组分对硅表面刻蚀的影响,并给出形貌演化。
采用FPSM2D模块。


1.2 Bosch法硅刻蚀仿真

    PEGASUS被用来研究形成高纵深比形貌的Bosch刻蚀工艺,并给出不同物质的分布变化。采用FPSM2D模块。


1.3 氩/氯气等离子体的硅刻蚀仿真

    采用FPSM2D+FPSM3D模块。
    氩/氯气表面反应过程:


1.4 氟化等离子体的二氧化硅刻蚀

采用FPSM3D模块。


2. 物理气相沉积

    物理气相沉积是指通过高温加热金属或化合物蒸发成气相,或者通过电子、离子、光子等荷能粒子的能量把金属或者化合物靶溅射出相应的原子、离子、分子,且在工件表面上生成新的固态物质涂层。
    作为一种物理气相反应生长方法,其沉积过程是在真空或低气压气体放电条件下,即在低温等离子体中进行。物理气相沉积技术大致可分为蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀膜,而后两种则属于等离子体气相沉积范围。
铜镀膜
    利用FPSM3D模块对工件表面进行的物理气相沉积过程进行仿真。给出沉积薄膜的形貌、厚度等特征,从微观角度了解沉积过程。其中Cu的入射流量为1e21/m2/s。


3. 直流磁控溅射

    磁控溅射是物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)的一种。一般的溅射法可被用于制备金属、绝缘体等多材料,且具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点。PEGASUS软件能够提供全套磁控溅射解决方案。包括静磁场仿真、磁场约束下低气压直流放电、等离子体材料表面溅射,以及溅射原子的动力学分析以及成膜厚度分布等等。以下是PEGASUS软件磁控溅射仿真流程图和使用的模块列表:


3.1 直流磁控溅射装置

    计算参数如下:

    DC磁控溅射装置;永磁铁剩磁密度 0.5[T]; 放电气压 5[mTorr]; 靶材材料 铜

    外加电压 Vdc = -300[V]; 2维柱坐标系

第一步:静磁场仿真(MSSM)
输入条件:磁铁剩磁强度,几何分布等

磁场分布 磁力线

第二步:直流放电(PIC-MCCM)
输入条件:静磁场的计算结果、电场(电极分布以及电压)、气体粒子碰撞反应截面。

电子密度分布 入射向靶材的离子分布 电势分布

第三步:溅射原子分布仿真(SPUTSM)
输入条件:PIC计算的离子流量、能量和角度分布。靶材的物理性息:密度,相对原子质量,结合能等;

溅射原子的密度分布 溅射原子的角度分布

第四步:中性原子输运以及成膜分析(DSMCM)
输入条件:STUTSM的计算结果:溅射原子的流量、能量和角度分布。

原子密度分布 流场分布 基本吸附流量分布


3.2 同轴圆柱形磁控溅射装置

磁场分布 电子密度分布 电位分布 溅射原子分布


3.3 平板型型磁控溅射装置

磁场分布 电子密度分布 电位分布 溅射原子分布

 

 

1.PEGASUS软件简介
2.放电等离子体仿真
3.中性稀薄气体仿真