摘要：探討利用蒙特卡羅 (Monte Carlo, MC) 法模擬硅微加工各向異性濕法腐蝕的仿真，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)多次掩模，多步硅微加工工藝過(guò)程的仿真。介紹了MC法的使用特點(diǎn)及其在濕法腐蝕硅微加工中的應(yīng)用，仿真系統(tǒng)使用了腐蝕概率方程確定表面原子適當(dāng)?shù)腗C轉(zhuǎn)移概率，模擬方法支持氧化硅和氮化硅掩模層作用下的各向異性腐蝕加工和多次掩模的傳遞過(guò)程。編制的仿真系統(tǒng)通過(guò)模擬一個(gè)原子力顯微鏡探針陣列多掩模連續(xù)6步工藝的硅微加工過(guò)程驗(yàn)證了MC法的正確性。
關(guān)鍵詞：蒙特卡羅法 單晶硅 各向異性濕法腐蝕 仿真

前言

蒙特卡羅MC (Monte Carlo) 法[1-4]是在微觀尺度上常用的分析工具，它在微納米加工的物理模型計(jì)算當(dāng)中，對(duì)薄膜生長(zhǎng)、材料微觀表面形態(tài)再現(xiàn)等方面具備其他常用方法很難實(shí)現(xiàn)的多種優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前處于微機(jī)電系統(tǒng)MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)仿真研究與應(yīng)用前沿的Coventor公司商品化模擬軟件中的Etch3D系統(tǒng)就使用了MC法模擬各向異性腐蝕。目前的濕法刻蝕研究中，MC法主要用于仿真刻蝕加工中的表面形態(tài)問(wèn)題，Gosalvez等[1-2]分析了刻蝕過(guò)程硅晶面的表面形態(tài)特征，提出了在(110)，(100)晶面仿真中的MC法的計(jì)算參數(shù)。從能量角度計(jì)算轉(zhuǎn)移概率的方法中，文獻(xiàn)[3]根據(jù)一級(jí)鄰原子、二級(jí)鄰原子以及間接二級(jí)鄰原子與OH—根離子結(jié)合的不同配置給出了計(jì)算公式，但是計(jì)算中僅包含了少數(shù)的原子類型。在使用一級(jí)鄰居和二級(jí)鄰居平均激活能確定更大范圍的硅原子轉(zhuǎn)移概率的方法中，文獻(xiàn)[4]給出了一種新的公式，可以用于刻蝕仿真系統(tǒng)的MC法計(jì)算參數(shù)。本研究進(jìn)一步探討了腐蝕模型和MC計(jì)算過(guò)程，提出了多次掩模傳遞和多個(gè)工步下復(fù)雜微結(jié)構(gòu)的濕法刻蝕仿真方法。

全文請(qǐng)見(jiàn)：多次掩模濕法腐蝕硅微加工過(guò)程的蒙特卡羅仿真.pdf