[01161851]面向IC装备制造的等离子体工艺腔室数值仿真关键技术及应用

超大规模集成电路（IC）产业直接关系到一个国家的经济发展、信息安全和国防建设。带有等离子体工艺腔室的IC装备（如刻蚀机和薄膜沉积设备）是衡量一个国家在半导体芯片制造工艺方面是否具有先进核心制造技术的重要标志。由于发达国家对我国在IC装备制造方面进行严密的技术封锁,我国在“十二五”期间设立了“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”重大科技专项,重点支持与等离子体工艺腔室有关的IC装备。 该项目在国家重大科技专项、国家国际科技合作专项及国家自然科学基金重点项目等资助下,在国内率先开展等离子体工艺腔室的多场耦合数值仿真等方面的技术攻关,突破了制约等离子体增强化学气相沉积（PECVD）工艺腔室研发的一些关键技术瓶颈。本项目的主要创新点为： （1）针对甚高频大面积容性耦合放电的等离子体腔室,建立了基于全波电磁场理论的等离子体流体输运模型,自主开发出一套用于模拟甚高频容性耦合放电过程的通用程序,可以实现对甚高频容性耦合放电中电磁效应的模拟。 （2）在国际上首次使用隐格式方法建立了二维粒子模型,并经高效并行运算处理,使得其计算速度提升超100倍。该模型以实验测量的碰撞微分截面为基础,数值精度高,能自洽地模拟非局域、非热平衡等离子体放电过程中的全部动理学效应。 （3）面向实际的工业等离子体源,建立一个包含各种内外因素的多参数控制和多场耦合模型,提出多场耦合的新策略（如化“强耦合”为“弱耦合”）及快速数值模拟方法,研发了多种具有自主知识产权的数值求解器,集成出国内首款具有自主知识产权的等离子体工艺腔室数值仿真平台MAPS,提升了具有自主知识产权的12英寸PECVD工艺腔室设计及整机制造的能力。 利用MAPS仿真平台,为国内集成电路装备制造公司提供腔室的优化设计服务。在此基础上,沈阳拓荆科技有限公司已研制出具有自主知识产权的12英寸PECVD工艺腔室,并且组装的整机系统已实现产业化,在中芯国际、武汉新芯、长江存储、上海华力等国内12英寸晶圆生产线上进行量产。近年来,MAPS仿真软件为相关企业新增销售额约1.4亿元、利润0.4336亿元。