[发明专利]一种基于元细胞自动机的等离子体刻蚀模型仿真方法

说明书

本申请适用于微电子加工技术领域，公开了一种基于元细胞自动机的等离子体刻蚀模型仿真方法，本方法首先对当前的刻蚀表面演化模型进行改进，研究不同掩膜形状对刻蚀表面演化模型造成的影响，同时重新定义了等离子刻蚀模型的优化目标，并利用实际刻蚀加工数据来优化离子刻蚀模型，为缩短优化模型所用时间，采用并行方法来加速优化过程，最后，将得到的刻蚀模型参数应用于等离子体刻蚀模型仿真。

技术领域

本申请涉及微电子加工技术领域，公开了一种基于元细胞自动机的等离子体刻蚀模型仿真方法。

背景技术

在半导体、集成电路等电子产品生产中，等离子表面刻蚀是一种常用的工艺。是利用典型的气体电离形成具有强烈蚀刻性的气相等离子体与物体表面的基体发生化学反应，生成如CO，CO2，H2O等气体，从而达到蚀刻的目的。四氟化碳(CF4)是实现刻蚀功能的一种无色无味的气体，无毒、不燃。四氟化碳(CF4)在电离后会产生含氢氟酸成分的刻蚀性气相等离子体，能够对各种有机表面实现刻蚀达到去除损伤层的目的，在晶圆制造、线路板制造、太阳能电池板制造等行业中被广泛应用。工作腔体中通入CF4加O2后等离子体刻蚀硅晶圆Si的反应过程如下：

O₂+CF₄+Si＝SiF₄↑+CO₂↑

反应后产生的SiF4能随等离子刻蚀机的工作腔体抽真空抽走。

刻蚀的方法包括化学湿法刻蚀、等离子体干法刻蚀和其他物理与化学刻蚀技术，无论何种刻蚀方法，都可以用两个基本参数考察其性能：一是掩膜的抗刻蚀比，二是刻蚀的方向性或各向异性度。掩膜的抗刻蚀比表现在刻蚀衬底材料过程中掩膜材料的消耗程度，高抗刻蚀比说明掩膜本身的损失很少，能够经受住长时间的刻蚀，更有利于进行深刻蚀。刻蚀的各向异性度代表在衬底不同方向刻蚀速率的比，如果刻蚀在各个方向的速率相同，则刻蚀是各向同性的；如果刻蚀在某一方向最大而在其他方向最小，则刻蚀是各项异性的，介于两者之间的为部分各项异性刻蚀。

等离子体刻蚀是干法加工技术中应用最广泛，也是加工能力最强的技术。等离子体刻蚀是在等离子中发生的，大量带电粒子受垂直于硅片表面的电场加速，垂直入射到硅片表面上，以较大的动量进行物理刻蚀，同时它们还与薄膜表面发生强烈的化学反应，生成可挥发产物，被真空系统抽走，随着材料表层的“反应－剥离－排放”的周期循环，材料被逐层刻蚀到指定深度。等离子体刻蚀不但广泛地应用在微电子领域，而且是集成光学、微光机电集成加工的重要手段之一，等离子体刻蚀是一种复杂的物理、化学反应过程的工艺，刻蚀特性不化与射频功率、气体流量、工作气压等刻蚀条件密切相关，而且与刻蚀设备及环境有关。

等离子体刻蚀工艺受到离子能量、角度分布、离子粒子比、刻蚀图形等条件的彭响，因此刻蚀模型需要反映出刻蚀图形和这些条件的关系，刻蚀模型需要模拟出各种条件下的刻蚀轮廓，所以采用一个考虑多种条件的等离子体刻巧模型来设计一个能模拟多种条件下等离子体刻独显得很重要。

申请内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本申请提出一种基于元细胞自动机的等离子体刻蚀模型仿真方法。

一种基于元细胞自动机的等离子体刻蚀模型仿真方法包括：初始化优化算法参数以及刻蚀参数；

根据实验数据求取实际刻蚀速率；

利用离子刻蚀模型求取模拟刻蚀速率；

比较模拟刻蚀速率和实际刻蚀速率的误差，并判断误差是否满足精度要求，若是则输出刻蚀参数，若否则继续优化算法调整刻蚀参数，再次利用离子刻蚀模型求取模拟刻蚀速率。

与现有技术相比，本申请实施例具有以下有益效果：