一种化学气相沉积过程的三维模拟方法

摘要

本发明涉及一种化学气相沉积过程的三维模拟方法，属于微电子加工中沉积过程模拟领域，该方法包括用元胞方法(CM)来表示模拟区域Ω中各个位置的材料分布并将沉积图形表面剖分成若干个三角平面；用蒙特卡罗(MC)方法结合空间八叉树非均匀剖分技术实现快速跟踪沉积粒子的输运过程，计算到达沉积图形表面的三角平面，再结合当前位置材料所对应的沉积模型和三角平面的面积等，计算得到沉积图形表面各三角平面沉积速度，避免了沉积速度计算的盲目性；根据计算获得沉积速度，用水平集方法(LS)实现化学气相沉积(CVD)过程沉积表面运动的准确跟踪。该方法可以模拟低压化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、大气压下化学气相沉积等多种气相沉积过程，实现复杂多种材料构成的沉积图形的沉积模拟。

主权项

一种化学气相沉积过程的三维模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取初始参数：根据实际加工设备和沉积气体，估计计算电场边界参数，参与沉积粒子的类型、数量及速度分布；输入模拟区域和沉积图形；设定元胞边长；设定模拟时间T；设定最大前进距离；2)对模拟区域进行元胞划分，分成多个元胞，每个元胞对应该位置的材料，并获得对应的材料沉积模型；对沉积图形表面进行三角剖分，分成多个三角平面，以计算每个三角平面的沉积速度，来获得整个沉积图形的运动；3)用水平集函数表示模拟区域中各点到沉积图形的最短距离，并初始化水平集函数；4)利用空间八叉树非均匀剖分技术对模拟区域进行网格剖分，每个网格由多个元胞组成，以实现快速跟踪沉积粒子运动轨迹，得到沉积粒子与沉积图形表面的接触位置；根据沉积粒子类型、数量和速度分布，用MC方法对沉积粒子进行随机采样得到要模拟的沉积粒子；根据沉积粒子类型，利用空间八叉树技术实现快速跟踪沉积粒子的输运过程，计算到达沉积图形表面粒子参数；根据沉积图形表面材料和到达沉积图形表面粒子参数，选择相应的沉积模型，计算并更新沉积图形表面三角平面的沉积量；达到规定的沉积粒子数转步骤5)；5)根据各个三角平面的沉积量、面积和表面单位法向量来计算每个三角平面沉积速度；根据三角平面沉积速度和最大前进距离计算步进时间间隔ΔT；根据各个三角平面沉积速度，利用数值计算方法求解水平集控制方程来实现沉积图形表面的运动；重新初始化水平集函数；重新对当前沉积图形表面进行三角剖分，并根据当前沉积图形界面，更新元胞中信息，将状态发生变化的元胞用新沉积材料来代替；6)更新模拟时间T＝T‑ΔT，若T＞0转步骤4)继续，达到规定的模拟时间转步骤7)；7)输出模拟结果，根据沉积图形的所有三角平面生成并显示最终的三维沉积图形。