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1、目录第一章 课程总目标01.1 Si刻蚀的物理化学基础01.2 模拟工艺0第二章 软件模拟刻蚀工艺设计 顺序112.1 顺序1 的目标 112.2 顺序1 的目标232.2.14+1反应模型 32.2.2 发射角的解决办法3第三章 软件模拟刻蚀工艺设计 顺序273.1 入射角度考量8第四章 软件模拟刻蚀工艺设计 顺序3114.1 考虑反应系数的刻蚀11第五章 软件模拟刻蚀工艺设计 顺序4134.1 反应性离子刻蚀134.2 自发脱离反应概率调整18第一章一课等总目标在集成电路工艺飞速发展的现代，半导体工艺过程依然是复杂与昂贵。作为电子科学与技术专业 的研究生依然有必要对半导体工艺有一定的了解与
2、认识。通过课程的学习，掌握一定的集成电路工艺 的原理与过程。尝试通过计算机模拟的方式，模拟半导体工艺中的刻蚀工艺。整个课程分五阶段，从简单到复杂，使用 Matlab 软件进行模拟，越来越接近真实的工艺效果。 在此过程中，对刻蚀工艺认识更深刻。同时对编程有更深层的认识，更好的完成模拟工作。11 Si刻蚀的物理化学基础Si 的刻蚀原理化学反应SiCl (s) + Cl (g) T SiCl (g)34脱离Ion溅射SiCl (s) T Cl +T Si (g) + xCl (g)x(x=04)Ion刻蚀SiCl (s) T Cl + T SiCl (g)xx(x=14)Ion刻蚀+溅射SiCl (
3、s) T Cl + T SiCl(g) + yCl(g)X(X-y)(x=04) (y=04)【其中：（S）表示反应表面，（g）表示气体】整个刻蚀工艺，活性种与硅结合，形成四氯化硅后可能自发脱离，也可能被氯离子撞击脱离，从 而完成刻蚀过程。氯离子具有一定速度，有一定几率直接通过撞击将硅溅射出来。所以整个刻蚀过程 是化学反应与离子刻蚀，离子溅射的多重复合且同时发生的复杂过程。1.2 模拟工艺我们通过从简单到复杂的方法，把最终目标分割成四个小的问题你，按顺序一步步完成相应的要求， 逐渐逼近真实的刻蚀工艺。第二章软件模拟刻蚀工艺设计顺序12.1顺序 1的目标1 掩膜的开口宽度为露出 10 个 Si
4、原子。 只有活性种入射，且为垂直入射。 只要活性种到达 Si 原子处即和该原子结合。 达到 SiCl4 ，Si 原子就脱离表面。 计算有 1000 个活性种入射后，衬底表面的图形。本程序采用显示与数据分离的设计，这样在处理数据时，能较好的与图形显示隔离，便于程序的 修改和管理。数据保存在Si阵列中，图形显示用S_image表示。Cl 发射源为emission_x,emission_y其中 emission_x = 30+rand(l) *10;表示 Cl 原子在开口宽 度内均匀发射。主程序如下：clearallclc%定义一个Si原子Si_class = st rue t( exis tf l
5、ag ,t rue, Cou nt Cl ,0); global Si;Si = repmat(Si_class,70,100);%造出 70x100 的 Si 阵列for index_j = 1:30for index_i = 1:70Si(index_i,index_j).existflag= false;%某一点 Si 不存在时，existflag 标志位将会被 置为falseendend%只有y=31的时候才有Si存在%将定义Cl原子的特性global Px Py ;%当前Cl原子所在坐标global S_image;S_image = ones(70,100);S_image(1:3
6、0,1:30) = 40;%光刻胶S_image(31:40,1:30) = 25;%真空颜色S_image(41:70,1:30) = 40;%光刻胶 emission_y = 1;S_image(31:40,emission_y) = 60;%CL 发射的水平位置 红色区%for Cl_i = 1:1000%对Cl原子初始化：emission_x = 30+rand( 1)*10;% 发射源为emission_x,emission_y沿y逐行扫描Px = ceil(emission_x);for Py = 31:99if Si(Px,Py).existflag collisionproce
7、ss();% 碰撞函数 break;%遇到了 Si原子，该Cl消失!endendend %显示轰击效果图J = imrotate(S_image，-90); a = get(0);figure(position，a.MonitorPositions); image(1，1，J)，colormap(jet(64);text_handle = text(100 500，100 100，MASK，MASK); set(text_handle，fontsize，18，Color，k);axis equal，axis off;%在设计中将碰撞过程编写为一个碰撞函数，用来模拟所有的碰撞过程，这样做的好处是
8、便于为后续%的要求铺路，避免总体程序设计太过特殊以至于兼容性太差。碰撞程序如下：function collisionprocess() global Si S_image Px Py ;Si(Px,Py).CountCl = Si(Px,Py).CountCl+1;%每碰撞一次，Si 俘获的 Cl 的数目加 1 Si(Px,Py).exis tflag = (4=Si(Px,Py).Coun tCl);% 达到 SiCl4 就消失S_image(Px,Py) = 25*(Si(Px,Py).existflag)+ Si(Px,Py).existflag;%在映射图上将该 Si 原子消 除End
9、至此顺序1的目标1已经完成， 1000次活性种的轰击效果如下图形中黄色部分为光刻胶，深蓝色为Si阵列，浅蓝色为真空，就分析来看完全，实现了目标1的要求。2.2顺序 1的目标2在目标 1 的基础上，我们再增加两项要求： 硅在与 4 个活性种结合后不再脱离，需要再遇到一个氯离子轰击才脱离，且氯离子与活性种数量 比例是 1:10 考虑入射角度问题，假设发射角度在 0180 度内均匀分布2.2.14+1反应模型这里碰撞涉及的Cl粒子只有两种：氯离子与活性种，因此可以与0和1表示。其数量比例是1:10。 处理的方式是将数量比例转换成概率。每次发射一次粒子，粒子种类是氯离子的概率是1/11，活性种 的概率
10、是 10/11。species二rand(10/ll);%l为Cl+, 0为Cl *，假设活性种出现概率是Cl离子的10倍硅在与 4 个活性种结合后不再脱离，需要再遇到一个氯离子轰击才脱离。这将使得碰撞函数 collisionprocess()被改写为：function collisionprocess()%0 为 Cl*,1 为 Cl+global Si S_image species Px Py ;CountCl = Si(Px,Py).CountCl;clearflag = species*(4二二CountCl);%Si俘获四个活性种后再来一个Cl离子，将打掉该点Si Si(Px,Py
11、).existflag = clearflag;S_image(Px,Py) = 25*clearflag+clearflag;if (CountCl0百度文库-让每个人平等地提升自我y = emission_y+emission_k*(Px+0.5)-emission_x); if y=(Py+0.5)P = Px+1,Py;else P = Px,Py+1;end elsey = emission_y+emission_k*(Px-0.5)-emission_x); if y=301的时候才有Si存在%将定义Cl原子的特性global species emission_x emission
12、_y.emission_k Px Py;%Px,Py为Cl粒子当前行进坐标%global S_image;S_image = ones(70,100);S_image(1:30,1:30) = 40;%光刻胶S_image(31:40,1:30) = 25;%真空颜色S_image(41:70,1:30) = 40;%光刻胶 emission_y = 1;S_image(31:40,emission_y) = 60;%CL 发射的水平位置 红色区 for Cl_i = 1:20000%对Cl原子初始化：species =rand(10/11);%1为Cl+, 0为Cl *，假设活性种出现概率是
13、Cl离子的10倍 emission_x = 30+rand( 1)*10;% 发射源为emission_x,emission_yemission_k= tan(rand-0.5) *pi);%发射 Cl 的直线斜率ABSK = abs(emission_k);%沿y逐行扫描if ABSK=200) %相当于无穷大,与垂直入射相同Px = ceil(emission_x);for y = 31:99Py = y;if Si(Px,Py).existflagcollisionprocess();break;%遇到了 Si原子，该Cl消失！endendelsex1 = (30.5emission_y)/emissi
