基于Monte Carlo方法的RIE模擬.pdf

1、反應(yīng)離子刻蝕（RIE）工藝，是MEMS加工工藝中使用最廣泛的技術(shù)手段之一。開(kāi)發(fā)RIE模擬軟件可以降低MEMS器件設(shè)計(jì)與研制成本，縮短研發(fā)周期：并可通過(guò)改變模擬條件，如射頻功率、氣體壓力、刻蝕溫度，得到不同的模擬結(jié)果，以此來(lái)選擇最佳工藝條件。
　　 RIE本質(zhì)上反映了反應(yīng)氣體與刻蝕材料之間的物理化學(xué)反應(yīng)結(jié)果，是粒子行為的綜合反映。粒子行為具有隨機(jī)性，粒子數(shù)量具有一定分布規(guī)律，因此可用Monte Carlo方法模擬粒子（包括離子和中

2、性粒子）的運(yùn)動(dòng)特性，包括速度、能量、運(yùn)動(dòng)方向以及粒子流量分布等，從而在刻蝕物表面處得到準(zhǔn)確的粒子分布，使刻蝕模擬更準(zhǔn)確。
　　 本文的工作以Monte Carlo方法為基本模擬手段，研究開(kāi)發(fā)了針對(duì)RIE工藝的模擬軟件。利用流體力學(xué)模型及鞘層等效電路模型確定出RF鞘層的特性，包括鞘層的電壓及電場(chǎng)的時(shí)空分布等；重點(diǎn)研究了離子與中性粒子在RF鞘層中的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，并判斷粒子到達(dá)表面后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，確定粒子的有效性，從而確定到達(dá)刻蝕表面并對(duì)刻

3、蝕有效的粒子流量分布；將粒子流量分布代入刻蝕速度計(jì)算公式，求得在刻蝕表面某點(diǎn)處某時(shí)刻的局部刻蝕速率，利用Euler算法得到刻蝕圖形。開(kāi)發(fā)的軟件能夠較精確的模擬反應(yīng)離子刻蝕過(guò)程，能夠模擬反應(yīng)離子刻蝕的Lag效應(yīng)，能夠模擬不同刻蝕氣體、不同刻蝕材料、不同射頻功率以及不同溫度等條件下的刻蝕。
　　 本文首先簡(jiǎn)單介紹了刻蝕技術(shù)及Monte Carlo方法，接著簡(jiǎn)單介紹了MEMS加工中常用的干法刻蝕工藝：然后介紹了反應(yīng)離子刻蝕的常用模型以