[发明专利]一种聚焦离子束辅助沉积加工的结构高度计算方法

说明书

本发明公开了一种聚焦离子束辅助沉积加工的结构高度计算方法，该方法包括：在前驱气体扩散模型中添加以下属性：是否扩散指数if_diff，前驱气体吸附概率pres；在连续元胞自动机内捕捉已有结构的轮廓，并将其对应在前驱气体扩散模型中的单元属性的是否扩散指数置为0；根据已有结构轮廓，和气相管参数，确定阴影遮挡区域；在阴影遮挡区域内，生成阴影遮挡区域函数，改变前驱气体吸附概率；在前驱气体扩散模型中，分别计算前驱气体吸附，扩散，分解，自解吸；生成阴影效应下的离子束照射区域内的前驱气体分布；计算加工结构受到阴影效应影响的条件尺寸；将阴影效应进行可视化。

技术领域

本发明涉及MEMS微机电系统聚焦离子束加工中，工艺设计领域，具体涉及一种聚焦离子束辅助沉积加工的结构高度计算方法。

背景技术

聚焦离子束辅助沉积(FocusedIonBeamInducedDeposition，简称FIBID)加工工艺是一种重要的微机电系统加工方法。它采用液态离子源发射束经过加速聚焦后作为入射束，可以用来对材料和器件进行刻蚀、沉积、离子注入等微纳加工。FIB技术具有丰富的功能，并因其灵活的加工特性，在微纳米结构制备、材料分析等领域展现独特的优势，并得到了广泛的应用。通过气相管向真空腔内通入前驱气体，并使其吸附在基底表面。接着高能离子束轰击基底材料表面，产生一系列的级联碰撞，使得前驱气体分子发生分解，挥发成分将会被真空泵抽离真空腔，非挥发部分以薄膜形式留在基底表面。聚焦离子束主要用于IC芯片电路修改、透射电镜(TEM)样片制备、材料三维成像与鉴定分析、截面分析、微纳结构力学性能测试等。

聚焦离子束辅助沉积主要原理是通过高能离子传递能量到前驱气体使发生分解。离子束入射到基底材料表面时，会与基底原子的原子核及核外电子相互作用，将能量传递给基底原子，获得能量的基底原子被称为激发表面原子(ExcitedSurfaceAtoms,ESAs)。同时，前驱气体通过气相管注入真空腔内，吸附在基底表面。激发表面原子将会把能量传递给吸附在基底表面的前驱气体分子。当传递能量达到前驱气体分子分解阈值时，前驱气体分子将会发生分解。一般来说，前驱气体分子都是络合物，其发生分解后，会形成挥发物和非挥发物。挥发物将会通过真空泵抽离腔体，而非挥发物则将会停留在基底表面，形成沉积结构。

前驱气体在聚焦离子束辅助沉积中起到至关重要的作用。在加工复杂结构时，加工结构存在先后顺序。先加工的结构，或者称为已有结构，如果处于前驱气体通入方向的上游处，将会遮挡前驱气体向其遮挡的区域吸附，称为阴影效应。

如申请号为：CN201911078775.X，申请名称为：一种聚焦离子束辅助沉积结构轮廓确定方法的专利申请中，已经公开了一种基于元胞自动机的聚焦离子束辅助沉积结构轮廓的计算方法，但是，未解决阴影效应将会给后加工结构的影响。具体来说，在阴影效应下，前驱气体浓度严重降低，如果仍然选择与已有结构相同的加工参数，可能会使得遮挡区域无法沉积材料，出现刻蚀的情况。因此，现有计算方法，无法精准计算最终加工结构高度。

同时，对阴影效应下，前驱气体场的计算尤为重要。根据前驱气体场，需要调整加工参数，使得后加工结构得以加工完成。

发明内容

本发明要解决的技术问题：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种可针对聚焦离子束辅助沉积中阴影效应，精准计算最终加工结构高度的聚焦离子束辅助沉积加工的结构高度计算方法。

本发明的技术方案：

包括如下步骤：

S1.在连续元胞自动机内捕捉已有结构的轮廓Γ(i′，j′，k′)＝0，将元胞对应到基底表面前驱气体扩散模型中，得到已有结构轮廓π(i′，j′)＝0；并将其对应在前驱气体扩散模型中的单元属性的是否扩散指数置if_diff置为0；

n(i，j).if_diff＝0

即