2.3.4 刻蚀

刻蚀（Etching）是半导体制造中用于去除指定区域材料的工艺，通常与光刻配合使用，通过选择性去除材料形成沟槽、窗口及其他器件结构。

ATHENA 提供两种主要刻蚀方式：几何刻蚀（Geometrical Etching）和物理刻蚀（Physical Etching）。其中，物理刻蚀由 ELITE 模块实现。

1. 几何刻蚀

几何刻蚀直接根据指定的区域、深度和侧壁形状修改器件结构，不需要详细模拟实际的化学反应或离子运动。

例如：

etch oxide left p1.x=0.5

表示将 x=0.5 左侧的氧化硅全部刻蚀去除。

另一个例子：

etch dry thickness=0.2

表示对暴露表面进行理想方向性刻蚀，使表面整体向下移动 0.2 μm。

主要参数包括：

• material：指定被刻蚀的材料；
• all：去除刻蚀区域内指定材料的全部部分；
• dry：采用理想方向性几何刻蚀；
• thickness：刻蚀深度，单位为 μm；
• angle：侧壁倾斜角度，默认 90°，即垂直侧壁；
• undercut：掩膜下方的横向钻蚀距离。

例如：

etch silicon thickness=1 angle=80

表示刻蚀硅材料 1 μm，并形成 80° 的侧壁。

而：

etch silicon thickness=1 undercut=0.2

则进一步考虑掩膜下方 0.2 μm 的钻蚀。

对于不规则刻蚀区域，还可以使用 START、CONTINUE 和 DONE，通过多个坐标点定义封闭区域。

2. 物理刻蚀与 ELITE 模块

与几何刻蚀不同，物理刻蚀需要考虑实际工艺中的材料去除机制。

ATHENA 的 ELITE 模块提供四种主要刻蚀模型：

需要注意，ETCH DRY 是几何刻蚀中的理想方向性模型，并不等同于实际的等离子体干法刻蚀。

3. RATE.ETCH：定义刻蚀机器

物理刻蚀首先需要定义刻蚀机器及其工艺参数。

例如，定义湿法刻蚀：

rate.etch machine=wet silicon wet.etch isotropic=0.5 u.metch machine=wet time=1.5 minutes

这里：

• machine：刻蚀机器名称；
• silicon：指定被刻蚀材料；
• wet.etch：选择湿法刻蚀模型；
• isotropic：各向同性刻蚀速率；
• u.m：速率单位为 μm/min；
• time：刻蚀时间。

湿法刻蚀的特点是材料在不同方向上具有相近的刻蚀速率，因此容易产生横向钻蚀。

4. RIE：反应离子刻蚀

RIE（Reactive Ion Etching）结合了化学反应和离子轰击。

其中，化学反应提供材料去除能力，而具有方向性的离子轰击能够增强垂直方向的刻蚀。

例如：

rate.etch machine=rie silicon u.m rie isotropic=0.1 directional=0.9etch machine=rie time=2 minutes

主要参数包括：

• isotropic：各向同性刻蚀速率；
• directional：离子轰击产生的方向性刻蚀速率；
• chemical：特定条件下沿离子束方向的化学刻蚀速率；
• divergence：离子束发散角，决定离子入射方向