等离子体
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面向半导体刻蚀和沉积的等离子体仿真
等离子体仿真展示工艺腔室内的放电将如何作用于晶圆。您可以在构建腔室或切换化学体系之前预测刻蚀或沉积轮廓。
等离子体仿真的作用
将工艺气体激发为放电状态后，所得气体并非处于单一温度。电子和离子的能量呈分布状态。在晶圆附近的鞘层中，两者均不呈热平衡行为。
鞘层决定加工轮廓。离子执行刻蚀，鞘层电场决定各离子到达时的能量和角度。侧壁、深度和均匀性均由这两个量决定。无论化学模型如何，鞘层模型存在偏差，就会导致轮廓预测偏差。
若不采用仿真，就必须构建并运行腔室，或为正在运行的设备更换气体，才能了解结果。两种方式都会消耗设备时间和晶圆。等离子体建模将这种扫描分析转移到软件中。这正是 Silvaco 等离子体仿真器 VSim 的设计用途。
VSim Plasma
基于网格粒子法的等离子体动力学程序。它跟踪任意压力背景气体中的电子、离子和中性粒子，以及它们之间的弹性、激发和电离碰撞。最终得到晶圆处的离子能量和角度分布。
在半导体加工中的应用
等离子体晶圆刻蚀
对晶圆上方的鞘层电场及其周围介质建模，两者共同决定离子到达的均匀性。
磁控溅射
薄膜沉积，根据带电粒子物理计算靶材侵蚀和沉积轮廓。
等离子体仿真应用
五类元件均链接到同一行业页面，因为市场分类比器件清单更为
粗略。其中三类——波导、谐振器和耦合器——已有公开的
实例；调制器和完整电路尚无。
溅射沉积
查看磁控靶材的磨损位置及薄膜生长的均匀性。
腔室和反应器设计
在模型中尝试新的腔室几何结构或驱动波形，在硬件制造前观察均匀性的变化。
面向 Tech-X 和 VSim 用户
如果您已使用 XSim，本页这一部分适合您。以下四项事实截至撰写时有效，
包括尚无人公布答案的那一项。
VSim 现已成为 Silvaco 的一部分
Silvaco 于 2025 年 4 月收购了 VSim 背后的公司 Tech-X Corporation。
保持不变的内容
VSim 保留其名称，现为 Silvaco 的等离子体仿真器。收购宣布时担任 Tech-X CTO 的 John Cary，现任 Silvaco 高级总监兼 Fellow。
VSim 已验证的应用场景
在信任等离子体程序来分析您的腔室之前，您需要了解它运行过哪些平台，以及哪些用户依赖它。
国家级计算系统
VSim 已在悉尼大学的 Artemis、Argonne National Laboratory 的 Theta、Lawrence Berkeley National Laboratory 的 Cori，以及 KAUST 的 Shaheen II 上运行。它采用并行代码，设计上可从集群扩展到最大的超级计算机。
CERN 的离子源建模
“该软件的很大一部分价值来自我们获得的支持，以及建立离子源模型时提供的帮助。这使 VSim 对我们的研究非常有用。”
Bruce Marsh，CERN 物理学家
等离子体仿真网络研讨会与报告
网络研讨会
2026 年 7 月
用于半导体制造预测仿真的等离子体腔室仿真
John Cary 介绍如何从刻蚀腔室中提取离子能量和角分布、驱动波形对其有何影响，以及如何将结果纳入器件工艺模型。
会议报告
SURGE 2025
面向多尺度等离子体工艺集成与优化的机器学习
TU Wien 由 Silvaco 支持的 Christian Doppler Laboratory 主任 Lado Filipovic 博士介绍利用机器学习模型连接反应器尺度和特征尺度，以实现高深宽比刻蚀。
VSim 的后续使用路径
提供三个入口，因为“是否应使用此工具”与“为什么我的运行
不收敛”应在不同位置解决。其中两个仍位于 Tech-X 网站，并已标明。
评估工具
提供腔室以及无法达到预期的轮廓。Silvaco 应用工程师将帮助您设置仿真，并提取评估所需的结果。
阅读手册
您可在 txcorp.com 查阅 VSim 文档，其中包含近 100 个实例和教程。
已在使用
通过 Tech-X 支持门户提交 VSim 工单。其他 Silvaco 工具请使用“支持与下载”。
等离子体仿真常见问题
什么是等离子体仿真？
等离子体仿真逐粒子计算等离子体，而非将其视为具有平均温度的气体。网格粒子法程序使带电粒子和中性粒子在自身产生的场中运动，并跟踪它们之间的碰撞。结果是分布，而非平均值。这一点很重要，因为工艺等离子体不处于热平衡。
等离子体仿真如何帮助刻蚀和沉积？
关键在于到达表面的粒子。对于刻蚀，是由鞘层电场决定的每个离子在晶圆处的能量和角度。对于溅射沉积，是靶材侵蚀图形及其形成的沉积轮廓。在模型中改变腔室或配方，即可在操作设备前观察两者的变化。
等离子体建模如何与 TCAD 工艺仿真衔接？
通过晶圆处的离子通量衔接。VSim 生成腔室尺度的粒子分布，Victory Process 读取这些分布，预测刻蚀特征。对腔室所作的更改会直接传递到预测的器件结构中。
Tech-X 和 VSim 发生了什么变化？
Tech-X Corporation 于 2025 年 4 月加入 Silvaco，VSim 继续作为 Silvaco 的等离子体仿真器提供。Tech-X 前 CTO John Cary 现任 Silvaco 高级总监兼 Fellow。现有 VSim 用户仍通过 txcorp.com 获取支持和授权。
等离子体仿真能否在 GPU 或超级计算机上运行？
可以在超级计算机上运行。该代码在 HPC 系统上并行运行，Argonne 的 Theta 和 KAUST 的 Shaheen II 等国家级计算系统都运行过它。对于 GPU，Silvaco 已表示 Tech-X 为其产品组合带来多节点 GPU 算法。确定集群规模前，请咨询应用工程师。
等离子体仿真如何与 FTCO 和数字孪生配合使用？
完整动力学仿真速度不足以直接放入协同优化循环。SURGE 2025 展示的研究训练机器学习模型，连接反应器尺度和特征尺度，这正是 FTCO 在工艺数据上采用的代理模型方法。将 Tech-X 工具与 Victory TCAD 结合的既定目标之一，是构建更准确的数字孪生。