基于Monte Carlo方法的RIE模擬.pdf

1、反應離子刻蝕（RIE）工藝，是MEMS加工工藝中使用最廣泛的技術手段之一。開發(fā)RIE模擬軟件可以降低MEMS器件設計與研制成本，縮短研發(fā)周期：并可通過改變模擬條件，如射頻功率、氣體壓力、刻蝕溫度，得到不同的模擬結(jié)果，以此來選擇最佳工藝條件。
　　 RIE本質(zhì)上反映了反應氣體與刻蝕材料之間的物理化學反應結(jié)果，是粒子行為的綜合反映。粒子行為具有隨機性，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）的運動特性，包括速度、能量、運動方向以及粒子流量分布等，從而在刻蝕物表面處得到準確的粒子分布，使刻蝕模擬更準確。
　　 本文的工作以Monte Carlo方法為基本模擬手段，研究開發(fā)了針對RIE工藝的模擬軟件。利用流體力學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的時空分布等；重點研究了離子與中性粒子在RF鞘層中的運動過程，并判斷粒子到達表面后的運動狀態(tài)，確定粒子的有效性，從而確定到達刻蝕表面并對刻

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算公式，求得在刻蝕表面某點處某時刻的局部刻蝕速率，利用Euler算法得到刻蝕圖形。開發(fā)的軟件能夠較精確的模擬反應離子刻蝕過程，能夠模擬反應離子刻蝕的Lag效應，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。
　　 本文首先簡單介紹了刻蝕技術及Monte Carlo方法，接著簡單介紹了MEMS加工中常用的干法刻蝕工藝：然后介紹了反應離子刻蝕的常用模型以