[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

摘要

公开了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，包括1，获取约束晶面的实验刻蚀速率；2，确定目标参数的取值范围和生成目标参数的优化种群；3，建立表面活性剂作用下的蒙特卡罗S‑AEP硅原子移除概率函数并计算目标原子的刻蚀概率；4，计算种群中各个体的约束晶面模拟刻蚀速率；5，选取某一约束晶面作为基准晶面并计算种群中各个体的约束晶面仿真刻蚀速率；6，利用个体适应度评价方法筛选出种群中最优个体；7，判断最优个体的约束晶面仿真刻蚀速率是否满足输出条件，满足则输出最优个体并生成单晶硅全刻蚀速率曲线；不满足则将最优个体编码并遗传变异，生成下一代种群，进入新一轮循环。

主权项

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，其特征在于，步骤如下：步骤1获取七个重要约束晶面的实验刻蚀速率vi，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(111)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,Em,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，Em(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，Em(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)：P(n11,n12,n21,n22)=11+(n11+n12)·r0*eβ[(n11+n12)g-Em]*p011+eβ(ϵ11n11+ϵ12n12-E1)·11+eβ(ϵ21n21+ϵ22n22-E2),]]>其中，n11为目标原子一级邻居中位于晶体表面的邻原子数目，n12为目标原子一级邻居中位于晶体基底的邻原子数目，n21为目标原子二级邻居中位于晶体表面的邻原子数目，n22为目标原子二级邻居中位于晶体基底的邻原子数目，ε11为打断单个一级表面邻居键所需要的平均能量，ε12为打断单个一级衬底邻居键所需要的平均能量，ε21为打断单个二级表面邻居键所需要的平均能量，ε22为打断单个二级衬底邻居键所需要的平均能量，E1为目标原子与一级邻居原子间的能量阈值，E2为目标原子与二级邻居原子间的能量阈值，g为活性剂对一级邻居原子所产生的平均吸附能量，Em为活性剂与硅表面原子之间的吸附能量阈值；r0为活性剂在刻蚀反应中的作用因子；β＝1/(kB·T)，kB＝1.3806505×10‑23J/K为波尔兹曼常数，T为热力学温度，所述表面活性剂为TritonX_100或IPA，P0＝(1+exp(‑βE1))(1+exp(‑βE2))，步骤4分别计算出当前代种群各个体的七个约束晶面的模拟刻蚀速率υi(θ)，i＝1,2,...,7，θ为种群个体序数并取值为[1,φ]之间的整数,υ1(θ)代表个体θ的(100)晶面模拟刻蚀速率，υ2(θ)代表个体θ的(110)晶面模拟刻蚀速率，υ3(θ)代表个体θ的(111)晶面模拟刻蚀速率，υ4(θ)代表个体θ的(331)晶面模拟刻蚀速率，υ5(θ)代表个体θ的(211)晶面模拟刻蚀速率，υ6(θ)代表个体θ的(411)晶面模拟刻蚀速率，υ7(θ)代表个体θ的(310)晶面模拟刻蚀速率，步骤5选取约束晶面(100)作为基准晶面，分别计算当前代种群各个体约束晶面的仿真刻蚀速率Vi(θ)，i＝1,2,...,7，θ为种群个体序数并取值为[1,φ]之间的整数，V1(θ)代表个体θ的(100)晶面仿真刻蚀速率，V2(θ)代表个体θ的(110)晶面仿真刻蚀速率，V3(θ)代表个体θ的(111)晶面仿真刻蚀速率，V4(θ)代表个体θ的(331)晶面仿真刻蚀速率，V5(θ)代表个体θ的(211)晶面仿真刻蚀速率，V6(θ)代表个体θ的(411)晶面仿真刻蚀速率，V7(θ)代表个体θ的(310)晶面仿真刻蚀速率，步骤6利用个体适应度评价方法筛选出当前代最优个体，步骤7判断当前代最优个体对应的各约束晶面仿真刻蚀速率Vi(θ)是否满足判断条件，如果满足判断条件，则输出当前代最优个体并生成单晶硅全刻蚀速率曲线；如果不满足判断条件，则进入步骤8，所述判断条件为：|Vi(θ)‑vi|<Ωi，其中Ω为仿真精度约束参数，i＝1,2,...,7，所述单晶硅全刻蚀速率曲线的生成方法为：步骤7‑1，建立主要晶面的硅衬底模型，主要晶面为：(110)，(15151)，(991)，(661)，(551)，(441)，(331)，(221)，(553)，(332)(775)，(997)，(131311)，(111110)，(111)，(141313)，(15 13 13)，(5 4 4)，(4 3 3)，(7 5 5)，(3 2 2)，(2 1 1)，(12 5 5)，(27 10 10)，(3 1 1)，(4 1 1)，(5 1 1)，(6 1 1)，(7 1 1)，(9 1 1)，(12 1 1)，(17 1 1)，(30 1 1)，(1 0 0)，(9 1 0)，(7 1 0)，(6 1 0)，(5 1 0)，(4 1 0)(3 1 0)，(2 1 0)，(5 3 0)，(3 2 0)，(7 5 0)，(9 7 0)，(11 9 0)，步骤7‑2，将目标参数优化结果代入S‑AEP硅原子刻蚀概率函数后，根据各晶面目标原子的四指数配置(n11,n12,n21,n22)，计算主要晶面目标原子的移除概率，步骤7‑3，计算主要晶面的模拟刻蚀速率υi，i＝1,2,3,...，步骤7‑4，选取晶面(100)作为基准晶面，分别计算各晶面的仿真刻蚀速率Vi，i＝1,2,3,...，步骤7‑5，依次按顺利连接各晶面仿真刻蚀速率，即可获得全部晶面仿真刻蚀速率，步骤8将当前代最优个体进行再次编码后进行遗传选择、交叉和变异，生成下一代种群T(φ)χ+1，并返回步骤3。