FEMAG 晶体生长多物理场仿真软件
FEMAG是一款全球领先的晶体生长多物理场仿真软件,拥有国际上先进、高效、全面的晶体生长工艺模拟技术和多物理场耦合仿真分析功能,可模拟各种晶体生长工艺,在半导体芯片、太阳能光伏、化合物半导体和人工晶体、单晶高温合金等领域具有广泛的应用。
产品优势
模型先进,算法高效,求解精度高
通过建立先进的、考虑多种耦合效应的传热、湍流等全局有限元模型(准稳态模型、逆向动态、直接动态模型),基于非结构化网格而开发的Navier-Stokes求解器,结合Newton-Raphson迭代法,可以准确、高效地求解晶体生长过程中的多尺度复杂问题。
炉体设计技术成熟,优化生长过程高效、方便
可以对复杂的轴对称/非轴对称热场进行全局模拟,提供用以预测复杂系统中物理变量的信息,从而帮助用户有效预测、控制晶体中的缺陷以及形状,改善、优化晶体生长炉内全局热场温度分布与晶体生长中特有的工艺参数,优化晶体生长的工艺过程与质量,满足对生产优质、低成本、高使用寿命晶体的实际需求。
功能全面,独具区熔法生长工艺仿真分析功能
具有丰富、全面的分析功能,可以用于分析、优化不同的晶体生长工艺过程,有效地全局模拟分析复杂的2D/3D多场耦合问题;是国际上首款具有区熔法生长工艺仿真分析功能的晶体生长数值模拟软件。
产品介绍
产品模块
  • FEMAG/CZ 提拉法晶体生长仿真模块
  • FEMAG/CZ/OX 化合物提拉/泡生法晶体生长仿真模块
  • FEMAG/FZ 区熔法晶体生长仿真模块
  • FEMAG/DS 定向凝固法晶体生长仿真模块
  • FEMAG/VB VB/VGF法晶体生长仿真模块
  • FEMAG/HEM 热交换法晶体生长仿真模块
  • FEMAG/PVT 物理气相传输法晶体生长仿真模块
  • FEMAG/TMF 外加磁场功能模块
功能特点
  • 炉内温度分布计算
  • 多组加热器布置、加热器功率预测
  • 温度控制点设置
  • 凝固界面形状预测与温度梯度分布计算
  • 炉内全局热通量计算
  • 全面的熔体、气体流动模型
  • 掺杂物浓度分布预测
  • 热应力计算
  • 点缺陷与微缺陷浓度预测
  • 可与TMF模块耦合建立多种外加磁场
  • 多种求解模式适应不同的计算需求
应用领域
  • 光学级单晶锗的生长
  • 晶体生长熔炉的设计
  • YAG功能晶体的生长
  • GaAs、CdTe晶体的生长
  • 半导体、集成电路级单晶硅的生长
  • 第三代半导体材料SiC晶体的生长
  • 太阳能光伏单晶硅、多晶硅锭的生长
  • 航空发动机涡轮叶片单晶高温合金的生长
  • 氧化物(蓝宝石)、卤化物等LED光电晶体的生长
FEMAG产品模块展示
FEMAG/CZ
提拉法晶体生长仿真模块
FEMAG/CZ/OX
化合物提拉/泡生法晶体生长仿真模块
FEMAG/FZ
区熔法晶体生长仿真模块
FEMAG/DS
定向凝固法晶体生长仿真模块
FEMAG/VB
VB/VGF法晶体生长仿真模块
FEMAG/HEM
热交换法晶体生长仿真模块
FEMAG/PVT
物理气相传输法晶体生长仿真模块
FEMAG/TMF
外加磁场功能模块
FEMAG/CZ 提拉法晶体生长仿真模块

模拟提拉法(CZochralski method,CZ)晶体生长工艺的仿真模块,可对整个提拉生长过程,包括引晶、缩颈、转肩、等径生长、收尾等各个生长阶段所涉及的物理问题进行模拟分析,广泛用于半导体/太阳能光伏单晶硅、单晶锗以及小尺寸蓝宝石等晶体生长的仿真应用。

功能特点
  • 炉体全局热场分析
  • 固液界面形状与位置计算
  • 固液界面温度梯度计算
  • 考虑时间参量的动态分析
  • 熔体、气体对流计算
  • 辐射传热计算
  • 加热器功率预测
  • 氧/碳含量预测
  • 各向异性热应力计算
  • 点缺陷浓度分析
  • 连续提拉生长模拟
  • 考虑磁场的三维多场计算
  • 熔体、晶体内掺杂物浓度预测
FEMAG/CZ/OX 化合物提拉/泡生法晶体生长仿真模块

模拟化合物晶体的提拉法与泡生法生长工艺的仿真模块,可以分析卤化物/氧化物闪烁性晶体与大尺寸蓝宝石晶体的生长过程,在LED光电技术、高能物理、医学成像等领域具有广泛应用。

功能特点
  • 化合物晶体提拉生长模拟
  • 蓝宝石泡生法生长模拟
  • 固液界面形状计算
  • 熔体全局热场计算
  • 熔体、气体对流计算
  • 内部热辐射计算
  • 各向异性热应力计算
  • 电阻加热与感应加热灵活设置
  • 熔体、晶体内掺杂物浓度预测
FEMAG/FZ 区熔法晶体生长仿真模块

模拟区熔法(Floating Zone process,FZ)生长工艺的仿真模块,可对区熔法生长的超纯单晶硅工艺过程进行模拟。超纯单晶硅广泛用于大功率器件、电力汽车、高铁等设备。

功能特点
  • 区熔法工艺条件设置
  • 熔区受力分析
  • 熔体全局热场计算
  • 准稳态与逆向动态模拟
  • 感应加热器设置
  • 各向异性热应力计算
  • 点缺陷浓度计算
  • 掺杂物组分传输计算
  • 熔体、晶体内掺杂物浓度预测
FEMAG/DS 定向凝固法晶体生长仿真模块

模拟定向凝固法(Directional Solidification,DS)晶体生长工艺的仿真模块,可用于分析多晶硅锭、单晶高温合金的定向凝固生长,在太阳能光伏、LED光电技术以及航空发动机高温合金单晶涡轮叶片等领域具有广泛应用。

功能特点
  • 定向凝固工艺条件设置
  • 熔体全局热场计算
  • 固液界面形状计算
  • 辐射传热计算
  • 稳态/非稳态熔体对流计算
  • Marangoni效应分析
  • 熔体中氧/碳浓度计算
  • 不同冷却模式的灵活选择
  • 加热器、隔热罩等熔炉组件对生长环境的影响分析
  • 灵活定义加热器功率位置等参数随时间的变化关系
  • 熔体、晶体内掺杂物浓度预测
FEMAG/VB VB/VGF法晶体生长仿真模块

模拟垂直布里奇曼法(Vertical Bridgman process,VB)与垂直梯度凝固法(Vertical Gradient Freeze process,VGF)晶体生长工艺的仿真模块,可对CdTe、GaAs等晶体的VB/VGF法生长过程进行仿真分析。

功能特点
  • 炉体全局热场计算
  • 准稳态和动态模拟
  • 熔体流场计算
  • 辐射传热计算
  • 固液界面形状计算
  • 不同冷却模式的灵活选择
  • 熔体、晶体中组分扩散与传质计算
  • 加热器、隔热罩等熔炉组件对生长环境的影响分析
FEMAG/HEM 热交换法晶体生长仿真模块

模拟热交换法(Heat Exchange Method,HEM)晶体生长工艺的仿真模块,可对蓝宝石等晶体热交换法生长过程进行仿真分析。

功能特点
  • 炉体全局与局部热场计算
  • 辐射传热计算
  • 熔体流动计算
  • 气体对流计算
  • 固液界面形状计算
  • 加热器功率自动计算
FEMAG/PVT 物理气相传输法晶体生长仿真模块

模拟物理气相传输法(Physical Vapor Transport process,PVT)晶体生长工艺的仿真模块,可分析SiC、AlN、ZnO等晶体的PVT法生长,为热场设计、炉体组件优化、工艺质量分析等提供可靠的解决方案,在半导体、太阳能光伏等领域具有广泛应用。

功能特点
  • 支持半透明辐射传热
  • 支持感应加热分析
  • 准确的气体流动计算模型
  • 支持多种气体进、出口模式设置
  • 支持不同宏单元之间的传热系数的计算
FEMAG/TMF 外加磁场功能模块

用于处理高度非线性的磁流体(MHD)问题,采用专门的FLET(Fourier Limited Expansion Technique)技术,基于2D网格处理3D问题,在确保计算精度的同时,大幅提高计算效率。

功能特点
  • 分析磁场对熔体流动、温度以及组分的影响
  • 分析磁场作用下固液界面的变形
  • 计算磁场作用下晶体生长过程中的温度梯度以及氧化物分布
  • 可求解高强磁场(可达到工业实际应用中的500mT)问题
速度场边界层
  • 300mm Si单晶生长模拟
    - 外加磁场:0.5T TMF
    - 熔体和坩埚界面处明显的Hartmann边界层
    - 厚度:50-80μm
咨询服务
了解更多的产品与服务