Si 和 SiGe 的 MOCVD 建模

对于 Si 外延建模，STR 提供 CVDSim3D 软件。该工具可对温度分布、流动和化学反应进行详细建模。

辐射传热模型

• 热反射负责将辐射热重新定向到晶片的特定部分。既考虑了漫反射，也考虑了镜面反射。

• 半透明介质（上下石英穹顶）的吸收

• 气体/石英表面的折射将灯管的辐射热重新定向

• 辐射热的高角度离散化模型已用于上述现象的联合模拟

Global Model of Centura Reactor for Si Epi in CVDSim3D software. 

Geometry is based on Patents No: US 2014/0263268 A1; US 8,709,156 B2,

and Segal et al, Microelectronic Engineering 56 (2001) 93-98

氯硅烷（DCS、TCS、STC）硅沉积化学模型可用于模拟单晶硅外延和多晶硅沉积。该模型可用于分析和改进商用 CVD 反应器（如 Centura EPI、ASM Epsilon）或实验室实验设备的工艺参数和设计特性。建模可用于改善层厚度和掺杂均匀性。

热建模和化学建模相结合，可用于优化工艺参数、入口区之间的气体注入再分配、流量变化、腔室和喷射器几何形状优化、改善温度曲线、工艺缩放和转移。

模拟还有助于开发新技术。STR 与巴伐利亚应用能源研究中心的合作就是在新的 CVD 系统开发中成功使用数值模拟的一个例子[《晶体生长杂志》（2008 年）310(6) 1112-1117]。该系统用于在最大尺寸为 43 cm x 43 cm的矩形大面积基底上外延生长硅层。通过 STR 软件计算了温度分布、气体流量和生长率分布。模拟生长率与实验结果十分吻合。

Instant growth rate reflecting gas flow driven non-uniformities. Computed in CVDSim3D software

Computed TCS mass fraction distribution in the middle cross-section of Centura 300 mm reactor cavity

Growth rate vs. TCS concentration. Published in JCG (2008) 310(6) 1112-1117.

Model of surface chemistry: Langmuir adsorption of monoatomic species,

dissociative adsorption of diatomic species, and precursor-mediated adsorption of chlorosilanes, 

A.S.Segal, A.V.Kondratyev et al, Proc. 197th ECS Meeting, Toronto, 2000

SiGe 的外延

利用大量文献和实验数据，建立并验证了一个考虑到表面动力学机制具体特征 SiH4-GeH4-H2 的 SiGe 外延生长模型。它再现了 SiGe 外延生长的主要实验特征，并有助于解释观察到的效应。利用所建立的模型，成功地对生产规模反应器中的过程进行了分析，并改进了生长特性。SiGe CVD 模型可用于研究配方对以下特征的影响：

• SiGe 生长率

• 层厚不均匀性

• Ge 含量

• Si 封盖层中 Ge 浓度衰减长度

沟槽式 Si 外延

Si 外延建模分析是我们基于硅的建模组合的最新部分。它以多尺度方法为基础，考虑了反应器和沟槽中的传输和化学反应。在与 On Semiconductor (*) 的联合出版物中，我们描述了直接或反向生长阶段（沟槽顶部或底部的生长率分别更高）的机制，并解释了实验中观察到的沟槽形状的演变。这项研究工作有助于通过正确选择工艺参数，改善沟槽内和整个晶片上的厚度均匀性。

Publications

* “Optimization of deposition uniformity during silicon epitaxy in deep trenches“, by Segal, A., Yakovlev, E., Bazarevskiy, D., Talalaev, R., Ziad, H., Genne, J., Koops, G., Meersman, J., De Pestel, F., Tack, M., jointly with ON Semiconductor, Semiconductor Science and Technology (2019)

“Convection-assisted chemical vapor deposition (CoCVD) of silicon on large-area substrates” by Kunz T, Burkert I, Auer R, Lovtsus A, Talalaev R, Makarov Y, Journal of Crystal Growth (2008) 310(6) 1112-1117, DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2007.12.027

“Kinetics of SiGe chemical vapor deposition from chloride precursors” by A.A. Lovtsus, A.S. Segal, A.P. Sid’ko, R.A. Talalaev, P. Storck, L. Kadinski, Journal of Crystal Growth, Volume 287, Issue 2 (2006) Pages 446-449

A.S. Segal, A.P. Sid’ko, S.Yu. Karpov, Yu.N. Makarov, in “Semiconductor Silicon 2002 (9th International Symposium)”, Electrochemical Society Proceedings, 2002-2, 567 (2002)

“Quasi-thermodynamic model of SiGe epitaxial growth” by A.S. Segal, S.Yu. Karpov, A.P. Sid’ko, and Yu.N. Makarov, Journal of Crystal Growth, 225, 268 (2001)

A.S. Segal, A.P. Sid’ko, S.Yu. Karpov, and Yu.N. Makarov, in “Fundamental Gas-Phase and Surface Chemistry of Vapor Deposition II/ Process Control, Diagnostics and Modeling in Semiconductor Manufacturing”, Electrochemical Society Proceedings, 2001-13, 229 (2001)

“Comparison of silicon epitaxial growth on the 200- and 300-mm wafers from trichlorosilane in Centura reactors” by A. S. Segal, A. O. Galyukov, A. V. Kondratyev, A. P. Sid’ko, S. Yu. Karpov, Yu. N. Makarov, W. Siebert and P.Storck, Microelectronic Engineering 56 (2001) 93

“Global model of silicon chemical vapor deposition in Centura reactors” by A.S. Segal, A.O. Galyukov, A.V. Kondrat’yev, A.P. Sid?ko, S.Yu. Karpov, Yu.N. Makarov, W. Siebert, P. Storck, S.A. Lowry, Electrochem. Soc. Proc. 2000-13 (2000) 456

A.S.Segal, A.V.Kondratyev et al, Proc. 197th ECS Meeting, Toronto, 2000