2.3 单项工艺

前面介绍了 ATHENA 的网格定义、衬底初始化、结构操作与结果分析。本节开始进入半导体制造过程的具体工艺仿真。

ATHENA 可以模拟离子注入、扩散、淀积、刻蚀、外延和光刻等工艺。通过连续执行不同的工艺步骤，可以预测半导体结构、材料分布及掺杂浓度随制造过程发生的变化。

本节按照实际工艺类型，依次介绍以下内容。

本节主要内容

2.3.1 离子注入（Ion Implantation）

介绍离子注入的基本原理、注入能量、剂量、角度及不同注入模型，包括蒙特卡洛模拟。

2.3.2 扩散（Diffusion）

介绍高温条件下杂质的扩散行为，以及扩散时间、温度和物理模型对掺杂分布的影响。

2.3.3 淀积（Deposition）

介绍在现有结构表面增加材料层的方法，以及材料类型、淀积厚度和网格等参数的设置。

2.3.4 刻蚀（Etching）

介绍通过刻蚀去除指定材料的方法，包括各向同性、各向异性以及等离子体刻蚀等模型。

2.3.5 外延（Epitaxy）

介绍在衬底上生长晶体材料层的仿真方法，以及外延生长条件与掺杂参数的设置。

2.3.6 抛光（Polishing）

介绍通过材料去除实现表面平坦化的工艺模拟，包括化学机械抛光（CMP）。

2.3.7 光刻（Lithography）

介绍光学成像、光刻胶曝光、烘烤和显影等过程，以及光刻图形的形成机制。

2.3.8 硅化物（Silicide）

介绍金属与硅反应形成硅化物的工艺模拟。硅化物常用于降低器件接触区和互连区域的电阻。

2.3.9 电极（Electrode）

介绍如何为工艺仿真得到的结构定义电极位置和名称，为后续器件电学仿真提供接触端口。

2.3.10 帮助（Help）

介绍 ATHENA 的帮助功能，以及如何查询工艺命令、参数及其使用方法。

本节的学习重点

这些单项工艺可以分为三个主要方向：

• 改变掺杂分布：离子注入、扩散；
• 改变材料与几何结构：淀积、刻蚀、外延、抛光、光刻和硅化物；
• 建立后续仿真条件：电极定义及相关命令操作。

需要注意，ATHENA 不仅提供简单的几何工艺模型，还包含基于物理机制的复杂模型，例如蒙特卡洛离子注入和等离子体刻蚀。

因此，学习每项工艺时，除了掌握命令语法，更重要的是理解工艺参数对应的物理过程，以及不同模型的适用条件。

后续将按照原书目录，对各项工艺分别展开介绍。