[发明专利]表面活性剂作用下的单晶硅全晶面刻蚀速率的获取方法

说明书

技术领域

本发明属于微机电系统(MEMS)体硅适形各向异性湿法刻蚀加工与误差控制领域，涉及蒙特卡洛湿法刻蚀工艺模型问题，具体是通过表面活性剂作用下的少量单晶硅晶面实验刻蚀速率获得全部任意{h k l}晶面刻蚀速率。

背景技术

硅湿法刻蚀是加工三维复杂微结构的重要工艺，特别的，添加表面活性剂后的适形各向异性湿法刻蚀工艺依靠不同晶面刻蚀速率的差异可以在硅衬底上加工出许多复杂结构，如腔体结构、悬臂结构、谐振器等；其中，单晶硅各晶面刻蚀速率的大小是由不同刻蚀液的刻蚀特性决定的。针对某些特殊结构的硅产品，需要在已选定的刻蚀剂中添加定量的表面活性剂来选择性的大幅抑制某些晶面的刻蚀速率，以便硅基体能够按照掩膜形状，实现良好的各向异性适形刻蚀。

目前获得单晶硅全部晶面刻蚀速率的方法主要有硅半球试验法、插值计算法，而针对添加表面活性剂的单晶硅湿法刻蚀系统还没有一种专门的研究方法。硅半球试验法可以获得真实的全部晶面刻蚀速率，是目前普遍采用的工艺方法但是其试验材料昂贵，周期长，技术要求高，需要精密测量试验设备才能完成；插值计算法采用坐标代换的方式用少量晶面刻蚀速率估测全晶面刻蚀速率，虽然方法简单便于操作但是模拟结果精度不高且不能解释硅刻蚀的真实原因，精度有限，尤其在刻蚀速率最大最小值晶面确定上误差较大，仅作为一种理论研究的参考方法。

发明内容

技术问题：针对上述技术方法在表面活性剂作用下的湿法刻蚀系统中作用能力的局限，本发明提供了一种依据少量硅晶面刻蚀速率而获得全部晶面刻蚀速率的工艺方法。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种表面活性剂作用下的单晶硅全晶面刻蚀速率的获取方法，步骤如下：

步骤1获取七个重要约束晶面的实验刻蚀速率v_i，i＝1,2,...,7，所述的重要约束晶面包括(100)、(110)、(111)、(331)、(211)、(411)和(310)，v₁代表(100)晶面实验刻蚀速率，v₂代表(110)晶面实验刻蚀速率，v₃代表(110)晶面实验刻蚀速率，v₄代表(331)晶面实验刻蚀速率，v₅代表(211)晶面实验刻蚀速率，v₆代表(411)晶面实验刻蚀速率，v₇代表(310)晶面实验刻蚀速率，

步骤2确定目标参数ε₁₁,ε₁₂,ε₂₁,ε₂₂,E₁,E₂,g,E_m,r₀的取值范围和建立目标参数优化种群T(φ)_χ，χ为遗传代数，φ为种群个体数并属于区间[1,100]中的整数，种群个体为：ε₁₁(θ)_χ，ε₁₂(θ)_χ，ε₂₁(θ)_χ，ε₂₂(θ)_χ，E₁(θ)_χ，E₂(θ)_χ，g(θ)_χ，E_m(θ)_χ和r₀(θ)_χ，其中θ为种群个体序数并取值为[1,φ]之间的整数,

步骤3建立表面活性剂作用下的蒙特卡罗S-AEP硅原子刻蚀概率函数,然后将ε₁₁(θ)_χ，ε₁₂(θ)_χ，ε₂₁(θ)_χ，ε₂₂(θ)_χ，E₁(θ)_χ，E₂(θ)_χ，g(θ)_χ，E_m(θ)_χ和r₀(θ)_χ代入该函数计算得到目标原子移除概率P(n₁₁,n₁₂,n₂₁,n₂₂)：