1、FEMAG软件包括哪些模块?
答:FEMAG软件包含以下产品模块:
FEMAG/CZ——FEMAG提拉法晶体生长模拟软件
FEMAG CZ/OX——FEMAG提拉/泡生法晶体生长模拟软件
FEMAG/FZ——FEMAG区熔法晶体生长模拟软件
FEMAG/DS——FEMAG三维定向凝固模拟软件
FEMAG/VB——FEMAG VB/VGF法晶体生长模拟软件
FEMAG/PVT——FEMAG物理气相传输法晶体生长模拟软件
2、FEMAG软件可以完成哪方面的仿真计算?
答:利用FEMAG软件可以高效地进行晶体生长全局热场计算、晶体生长工艺全过程分析、加热功率计算、热应力分析、缺陷分析、层流与湍流流体流动分析、溶质扩散分析、热对流热辐射计算、磁场效应分析,固液界面形状确定、浓度计算等工作。
3、FEMAG软件的应用领域包括哪些?
答:半导体用单晶硅生产与研发;太阳能光伏用单晶硅、多晶硅锭生产与研发;集成电路级单晶硅生产与研发;航空发动机涡轮叶片单晶高温合金生产与研发;LED光电技术用氧化物晶体和蓝宝石晶体生产与研发;晶体生长熔炉设计与生产等。
4、FEMAG软件支持二维、三维、稳态、准稳态、瞬态计算吗?
答:FEMAG软件可以很好地完成以上晶体仿真计算,同时拥有专业的FZ区熔法晶体生长工艺仿真计算模块。
5、FEMAG软件采用什么单位制?
答:FEMAG软件默认采用国际单位制,即m-Kg-s(MKS)。用户可自行定义单位制,但在几何模型、材料参数、工艺参数等设置中,必须确保模拟分析的单位制一致。特别是在导入几何文件时,导入的几何文件的长度单位必须与FEMAG软件模拟所采用的长度单位一致。
6、FEMAG软件的用户操作历史记录保存在哪里?
答:保存在GID.cons文件中(GID是几何标识Geometry Identification的缩写)。
7、有哪些FEMAG/CZ数值模拟相关的文章?
答:关于FEMAG/CZ数值模拟,可以参考以下文献:
[1] F. Dupret, “Globalmodelling of heat transfer in crystal growth furnaces”[J], Int. J. Heat MassTransfer,33(1990),1849-1871
[2] R. Assaker, N. Van denBogaert, F. Dupret, "Time-Dependent Simulation of the Growth of LargeSilicon Crystals by the Czochralski Technique Using a Turbulent Model for MeltConvection"[J], Journal of Crystal Growth, 180 (1997), 450-460.
[3] N. Van den Bogaert, F.Dupret, "Dynamic Global Simulation of the Czochralski Process: I.Principles of the Method"[J], Journal of Crystal Growth, 171 (1997),65-76.
[4] N. Van den Bogaert, F.Dupret, "Dynamic Global Simulation of the Czochralski Process: II.Analysis of the Growth of a Ge Crystal"[J], Journal of Crystal Growth, 171(1997), 77-93.
[5] Erich Dornberger,"Prediction of OSF Ring Dynamics and Grown-in Voids in Czochralski SiliconCrystals"[D], PhD Thesis, Universit´e Catholique de Louvain, Belgium,1997.
[6] Liang Wu, “NumericalSimulation of Czochralski Bulk Crystal Growth Process_Investigation ofTransport Effects in Melt and Gas Phases”[D], PhD Thesis, Universit´eCatholique de Louvain, Belgium,2008
8、FEMAG/CZ在计算熔体中的氧分布时,是否可以考虑籽晶和坩埚的旋转速率以及温度梯度?
答:FEMAG/CZ在计算熔体中的氧分布时考虑熔体的流动速度和流动粘度,因此籽晶和坩埚的旋转速率和温度梯度也是考虑在内的。
9、FEMAG软件能计算出硅晶锭中轴向和径向的氧分布吗?
答:FEMAG-CZ 2.9以上版本可以计算硅晶熔体中轴向和径向的氧分布。
10、FEMAG软件在熔体中以及全局的网格数量分别是多少?
答:网格数量主要由模型的几何尺寸决定。一般而言,对于熔体,边界处的网格划分点密度可以设定为300个/m,S_max/S_min因子设定为25,熔体中的单元数3000左右。沿着边界处设置较小的三角形单元更有利于适应边界层复杂的形状变化,可以参考使用手册里有关网格划分的说明。
11、FEMAG软件计算一次与时间相关的动态问题需要多久?为了节约时间、提高效率,想要针对4个不同的"Crystal top"位置,运行4个准稳态计算,能否将这些结果简化为一个与时间相关的结果?
答:准稳态模拟过程不考虑瞬时效应,这种瞬时效应可能会影响晶体/熔体界面形状和特定晶体生长阶段的加热器功率。准稳态模拟不能精确地预测点缺陷浓度。事实上,在这样的模型中点缺陷和杂质在晶体中的迁移无法计算,这种迁移会影响凝固界面以上几个厘米范围内的点缺陷预测。但是相比于与时间相关的瞬态模拟,准稳态模拟在考虑了气体和熔体对流的情况下,能更快地提供全局热传导信息。而且熔体流动图对于更好地理解和预测在晶体/熔体界面处杂质的分布以及晶体中杂质的吸收情况是非常必要的。因此,作为策略首选,准稳态模拟是非常有意义的,在后续的模拟中,可以使用与时间相关的瞬态模拟来进行其他预测工作。
12、FEMAG软件Geotool中的计算参数代表什么意义?
答:在FEMAG Geotool几何模型构建过程中有三个计算参数(积分容差、固体/液体二次网格划分宽度以及弯液面二次网格划分宽度)可能会用到。积分容差用于判定迭代过程是否终止,当两次连续的迭代结果的差异小于积分容差时,迭代过程终止。两个二次网格宽度用于限定二次网格划分,其划分宽度要大于弯液面高度。
13、FEMAG软件二次网格划分功能有哪些优势?
答:当使用Geotool的Meniscus命令时,二次网格用于计算弯液面形状。计算的依据是网格与边界交点数量,可通过限定二次网格宽度(网格宽度要大于弯液面高度)避免发生一些意外的情况。
14、可以在FEMAG软件中控制坩埚的提升速率吗?
答:若在Geotool中设定了"impose Z0",即设定了熔体自由表面的位置(Impose the melt free surface position),坩埚提升速率将会依赖于晶体提拉速率,这意味着为了保证坩埚总承重不变以及熔体自由表面位置不变,坩埚位置会随着晶体生长的进行自动进行调整;如果没有设定"impose Z0",坩埚位置会保持之前在FurGeo中设定的值不变;这种情况下熔体自由表面不是固定的,它的位置随着晶体长度的增长而下降。
15、FEMAG软件在计算过程中出现TEMPMC错误时应当分析哪些文件?
答:出现TEMPMC错误,可以在"bidim/resolt/2Di.lst"和"GID.cons"这两个文件中查找出错原因,其中2Di是熔体-晶体宏单元,GID是几何标识。
16、FEMAG软件对固液界面形状如何处理?
答:固液界面形状是由LIQSOL计算生成的。LIQSOL是一个进行迭代运算的脚本,该脚本会运行以下模块:TEMPMC计算熔体/晶体温度,INTERF用温度场的函数来计算新产生界面的位置,CONDIT根据边界的改变来计算晶体和熔体网格畸变。INTERF模块是用界面点处温度梯度的函数形式,以及界面点和其他点温差的函数形式来计算界面处特定点的位移。当INTERF模块计算的界面位移小于标准值(1e-6m)则LIQSOL终止迭代。LIQSOL迭代终止后,生成的固液界面的位置就被定义为熔体和晶体的网格界面。此时界面温度跟tri-junction等温线是平衡的。但是,在这个阶段,tri-junction温度和熔体温度是不平衡的。当COUPLAGE和LIQSOL中的迭代收敛时,界面形状会根据熔体等温线达到新的平衡。
17、在对硅晶动力粘度的模拟中,熔体对流的准稳态模拟运算为何不收敛?
答:可能有如下几种原因,前后动力粘度值差异太大;熔体/晶体界面的二次网格划分宽度太小;网格的划分过于粗略;请检查"GID.cons"文件以及网格划分的错误信息。
18、FEMAG软件在计算过程中,如何形象地显示温度或者收敛情况?
答:可以编辑bidim/result/mc.iter来形象显示收敛情况(参阅使用手册),计算过程中也可以运行SetMesh并打开"GID.geo"文件来显示界面形状,通过File>Revert function of SetMesh来更新数据,可以使用wxPlot来为Tecplot生成PLT文件并实现温度的可视化显示。
19、FEMAG软件在计算过程中如何暂停或终止模拟并读取当前模拟结果?
答:可以通过按键Ctrl+z来暂停模拟并读取当前的计算结果,注意,由于这并不是最终的收敛数据,因此这些数据可能会有些不合理。
20、FEMAG软件如何获得计算结果的加热器功率以及温度分布?
答:加热器功率存储在couplage/data/GID.his文件中,温度分布可以通过Tecplot、ParaView 或DataExplorer来显示,但在此之前必须先用wxPlot输出FEMAG格式的运行结果文件。
21、FEMAG软件在国内外有哪些用户?
答:UCL(新鲁汶大学)、Hanyang University(韩国汉阳大学)、Washington University inSt. Louis(美国圣路易斯华盛顿大学)、Kayex(美国Kayex Technology公司)、CGS、IKZ、AWEX、DGTRE等高校和企业,在国内有清华大学、中山大学、上海大学、西安理工晶体科技有限公司、北京有色金属研究总院、天津环欧半导体材料、中环股份等,FEMAG软件作为专业高效晶体生长仿真软件,在国内外企业和科研机构中得到广泛应用。
22、FEMAG软件在中国区哪家企业负责?
答:中仿科技(CnTech)与比利时FEMAG公司深度强强合作,本着“根植中国,服务全球”的理念,共同在中国设立中仿FEMAG研发中心,将国际一流的数值算法及数字仿真技术引入中国,研发更适合中国市场并完全拥有中国自主知识产权的产品,服务中国并辐射全球用户。中仿FEMAG研发中心以具有前瞻性技术的产品、强大的协同创新能力、优质的技术支持,让本土高端装备、材料科学、半导体、集成电路、LED、晶体设备厂商和科研用户更富有竞争力。


