化学蒸气沉积（CVD）在半导体行业中很受欢迎，其能够生产高质量，纯净和极强的材料。Ultrahigh真空CVD（UHV/CVD）需要复杂的设备和非常高的温度。为了提高效率和控制成本，工程师可以模拟这一复杂的过程。在这里，我们以硅晶片的生长为例。
什么是UHV/CVD？
在CVD中，底物暴露于化学过程，该化学过程会反应或分解其表面以形成沉积物或薄膜。我们转向CVD来创建高质量和强大的材料，例如石墨烯，这种独特而有力的材料继续在科学界成为头条新闻。CVD还因其生产各种多功能产品的能力，从碳纳米纤维到合成钻石而受到重视。乐动体育app无法登录在半导体应用中，CVD用于高纯硅的外延层生长。
石墨烯是可以通过UHV/CVD形成的一种材料。图像归因于亚历山大属。获得许可Creative Commons归因共享3.0未竞争通过Wikimedia Commons。
UHV/CVD在10以下的压力下进行-6PA，或大约10-8托尔。在此过程中，分子流用于实现气体传输。UHV/CVD不涉及任何流体动力效应，例如边界层，并且由于分子碰撞的频率低，因此没有气相化学。底物上材料的生长速率取决于到达表面上的物种的分子通量。我的同事丹尼尔·史密斯（Daniel Smith）在我们的博客系列第4部分中写道，也可以使用UHV/CVD种植石墨烯。石墨烯革命“。
使用comsolMultiphysics®软件模拟UHV/CVD
如前所述，UHV/CVD实验在时间和金钱上都是昂贵的，并且需要外来材料和复杂的热管理。幸运的是，游离分子流分子流块模块中的界面（ComsolMultiphysics®仿真平台的附加组件）可以模拟该化学过程。对于这种型号，将晶片放在一个被炉子包围的石英管中的可移动船上。晶圆盒通过递送轨将其放置在管中。
带镇压气的反应剂气体通过负载锁在一端进入反应室。涡轮机位于腔室的另一端。
UHV/CVD过程的反应室的模型几何形状。
对于此模拟，反应剂气体硅烷以氢气，氢的标准质量流速为1 SCCM的标准质量流量，以20％硅烷和80％的氢的比率进入系统的入口。为腔室的入口设置了额外的壁边界条件。在腔室的另一端，真空泵位于圆柱端口。
仿真使我们能够从一系列泵送曲线分析过程。分析了硅烷和氢的三个不同的抽水曲线。我们将这些曲线作为插值函数输入comsol多物理软件。然后，我们可以使用参数扫描来研究如何将不同的气体用于不同的泵送曲线。
在下面的表面图中，我们可以在使用其中一种泵送曲线选项时看到晶圆上的硅生长。
晶圆盒中硅烷的分子通量分数，该盒子控制着晶片上的生长。
晶片表面上硅烷的分子通量分数（0.04）明显低于入口（0.2）。这是因为由于其较低的分子量，氢比硅烷要困难得多。由于该测量直接控制着晶片上的生长量，因此硅烷和氢的泵的选择对于通过UHV/CVD产生的材料量很重要。由于在物理实验中很难测量每种材料的分子通量分数，因此仿真有助于分析和优化UHV/CVD过程。
下一步
通过下面的按钮从应用程序库下载教程模型来尝试此示例。
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编者注：该帖子于5/2/18更新。
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