【大赛作品展】反应离子刻蚀原理与关键工艺虚拟仿真实验

由清华大学材料学院主办，北京理工大学化学与化工学院和北京科技大学材料科学与工程学院协办，清华大学材料科学与工程国家级虚拟仿真实验教学中心承办，北京赋智工创科技有限公司技术创新中心联合承办的北京市第一届暨清华大学第四届虚拟仿真创意设计大赛自报名以来迎来众多参赛者，参赛作品目前已提交60份，涉及领域广泛，其中不乏当前各个领域的热点问题，为了更好展示其中一部分优秀的作品，特开设大赛作品方案展示专栏。

第一期介绍的第二个作品是来自清华大学的反应离子刻蚀原理与关键工艺虚拟仿真实验（作品编号：03181312）

作品研究背景及目的：

华为芯片断供、车企芯片短缺等事件近来引起社会的广泛关注，不难看出芯片在国民生产中至关重要的地位。在国内，芯片供不应求，但高端芯片的生产技术仍有短板。为实现我国高端芯片的自主研发和量产，集成电路人才不可或缺。在芯片制造的过程中，将衬底(如硅片)的表面根据需求刻出相应的沟槽是至关重要的一步，被称为刻蚀。反应离子刻蚀(RIE) 是一种常见的刻蚀方法，它利用由等离子体强化后的反应离子气体轰击目标材料，来达到刻蚀的目的。拥有刻蚀速率高、选择性高的优点，为此被广泛地应用在生产中。刻蚀加工的精度和稳定性是集成电路芯片实现技术突破的关键因素。而想要实现技术突破，掌握刻蚀技术并深刻理解刻蚀原理的高端人才不可或缺。

RIE有很强的仪器依赖性，在培训操作人员/科研人员的过程中，需要专业人士来进行理论讲解并进行刻蚀演示，学习者也需要反复练习才能真正掌握操作。碳化硅常用于制作新能源汽车的功率控制单元。以刻蚀碳化硅晶圆为例,在刻蚀演示和刻蚀练习过程中会消耗大量碳化硅晶圆，可见，传统的刻蚀培训过程会造成大量的能源和原材料的消耗。

项目意义：1.培养高端人才；2.理论实践结合；3.节约培养成本；4.降低能源消耗。

作品简介：

刻蚀是芯片制造过程的重要环节，反应离子刻蚀（reactive ion etching，RIE）是一种常见的刻蚀方法，刻蚀速率高、选择性高，被广泛地应用在生产中。RIE过程中涉及等离子体的产生、运动和刻蚀表面的反应，刻蚀所采用的气体种类、压强、RF 功率、气体流量、刻蚀时间等因素会经由复杂机理影响刻蚀结果。

此项目中，我们详细探究了RIE工作原理、刻蚀过程与影响因素，并依托刻蚀实验数据，采用Unity3D技术，制作了一款虚拟仿真实验教学软件，以此展示RIE仪器、模拟刻蚀过程并解释深层机理。此外，该软件结合教学需求设置了基础知识补充、学习成果考核的模块，旨在帮助学习者全面、直观地理解等离子体刻蚀过程，降低相关理论知识接纳难度的同时，有效避开实验室设施资源方面客观条件的限制，为高校、企业人才培养助力。

作品的具体介绍与视频链接：