【電漿製程模擬】先進半導體製程進化:電漿刻蝕與沉積模擬優化方案

【電漿製程模擬】先進半導體製程進化:電漿刻蝕與沉積模擬優化方案 發佈日期 2026-04-15


微縮節點下的「不可見」製程挑戰

隨著半導體元件進入奈米級節點,製程的穩定性與良率高度依賴於對反應腔室內微觀物理行為的掌握。在刻蝕(Etching)與沉積(CVD / PECVD)製程中,電漿(Plasma)的表現直接決定了最終結果,但其機制具備高度非線性,且功率、壓力與氣體比例等參數之間存在強耦合。為了降低研發成本並縮短開發週期,我們提供了一套專門針對電漿與製程預測開發的運算解析解決方案,協助工程師從巨觀反應器設計到微觀粒子行為進行全方位掌握。

 

  |快速反應預測(0D 模型):大幅降低 DOE 成本 
在製程開發初期,快速篩選最佳參數視窗是提升效率的關鍵。我們提供的 (0D) 反應器模型,專為快速反應模擬與化學機制開發而設計。
  • 加速化學機制開發:支援多種關鍵製程氣體(如C₄F₆、Cl₂、NF₃、O₂ 等等)的化學反應路徑模擬。
  • 設備與波形適配 涵蓋 CCP、ICP 與 TCP 等主流電漿源,並支援多頻操作(如 Triple Frequency),能模擬連續波(CW)與脈衝(Pulse)條件下的任意電壓波形。
  • 關鍵參數預測:工程師可快速且穩定地預測電子密度與溫度、離子/自由基的通量以及離子能量,從而顯著減少實驗室 DOE(設計實驗)的次數。

 
粒子級行為分析(PIC 模擬):揭示鞘層與動態物理現象
 
當製程要求達到極致精度,特別是在低真空與高電壓條件下,需要更精確的模擬手段。虎門提供一款基於質點網格(Particle-in-Cell, PIC)方法的高精度模擬軟體。
  • 直接求解粒子運動:透過直接計算帶電粒子的運動,實現比傳統流體模型更高的模擬精度,特別適用於 HARC(高深寬比接觸孔)製程。
  • 非線性與瞬態現象捕捉:採用拉格朗日方法,能模擬複雜的電漿動力學,並針對特定區域輸出電子能量分佈函數(EEPF)與離子能量-角度分佈(IEAD)。

  • GPU 加速運算:支援 GPU 並行運算,使原本運算繁重的粒子級模擬能達到產業級的計算速度,協助工程師深入分析電漿鞘層(Sheath)與電場分佈。

 

3D 輪廓演變模擬(Profile Evolution):精準預測結構缺陷
製程開發的終極目標是獲得完美的幾何形狀。K-SPEED 是一款超高速 3D 輪廓模擬器,專門預測材料表面在物理化學作用下的形貌變化。
  • 解決 HARC 結構挑戰:支援在奈米級尺度下對離子與自由基的傳輸建模,並預測製程中常見的曲折(bowing)、頸縮(necking)與蝕刻停止(etch stop)等問題。
  • 整合表面反應模型:考慮了聚合物鈍化效應(Polymer Passivation Effect)以及負載效應(Loading Effect),確保模擬結果能真實反映蝕刻與沉積的輪廓演變。
  • 強化 First-pass Success:透過大規模參數掃描,工程師能預見潛在缺陷並優化製程窗口,降低對實體試片與機台測試的依賴。

 |解決工程痛點:從經驗導向轉為數據驅動
這套電漿模擬解決方案直接針對半導體製造的核心問題提供對策:
  • 穩定良率:預測電漿不穩定因素,避免因參數波動導致的產線損失。
  • 量化預測:解決過去無法預測離子能量對結果影響的困境,為製程調整提供科學依據。
  • 降本增效:將 試錯 過程數位化,縮短新開發案的上市時間(Time-to-Market)。

 

|穩定先進製程良率的數位基石
透過整合 0D 快速預測、PIC 粒子級分析與 3D 輪廓模擬,工程師能建立一套完整的數據驅動研發流程。這不僅提升了對電漿製程機理的理解,更協助企業在競爭激烈的先進製程賽道上,穩定生產良率並強化產品可靠度。
 
立即聯繫虎門科技,助您攻克奈米級量產挑戰!
 

 

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