随着半导体工艺的发展，刻蚀和沉积的腔室条件复杂性增加，特别是等离子参与的工艺过程。国内目前对于工艺流程的设计和设备制造这样一个复杂的过程，大多基于经验来调试，这种方法使得开发周期长、调试成本增加。只有首先对刻蚀沉积过程进行理论分析，然后进行计算机仿真模拟工艺过程，最后通过实验来证实工艺结果的方法，来对刻蚀和沉积的机理进行深入理解。在此基础上，通过优化腔室反应工艺参数对工艺过程进行优化，从而对工艺腔室的制造提供参考。同时，可以将工艺过程反应原理应用到IC器件的制造过程中，优化反应条件，提高器件性能。对于工艺反应过程的理论研究，分为腔室内过程和表面过程。腔室内过程论文采用分子动力学的方法，解反应粒子的质量守恒方程、动量守恒方程和热平衡方程，得到腔室的反应过程。表面过程论文采用水平集方法，计算水平集函数得到反应物质界面随时间的演化过程。对于仿真模拟过程，论文采用CFD-ACE+商业软件包进行模拟，在CFD-ACE和CFD-TOPO模块中设置腔室和表面反应化学方程和参数，两个模块耦合使用对刻蚀和沉积工艺过程进行模型。对于实验验证部分，论文设计和不同基底和尺度的刻蚀和沉积工艺流程，并用多种测试方法对结果进行分析，同时提取实验参数指导工艺流程的优化。刻蚀工艺的仿真和实验，论文主要研究了硅基底和氧化硅基底，采用ICP刻蚀方法。硅基底的刻蚀建模，使用Cl2/Ar刻蚀气体。在使用基本反应条件的基础上，改变腔室的反应条件参数，进而影响流向基底表面的中性粒子和总离子的流量。同时，论文对侧壁倾斜和底部微槽的现象进行分析，发现刻蚀副产物在侧壁的沉积、离子的能量和角度分布等因素对刻蚀形貌有显著的影响。氧化硅基底的刻蚀建模，使用CHF3/H2刻蚀气体。研究腔室和表面的化学反应机理，改变刻蚀深宽比和到达硅片表面的分子和离子流量比，发现刻蚀表面聚合物发生变化并最终导致刻蚀形貌的不同。最后将刻蚀机理应用到RRAM的制造中，发现流量比对关键尺寸有较大影响，并且找到最优的过刻蚀时间，优化器件性能。沉积工艺的仿真和实验，论文主要研究了氧化硅薄膜的沉积，采用PECVD方法。模拟过程分析了腔室和表面反应机理，调节腔室功率和反应气体流量比，得到不同的台阶覆盖性能。实验过程进行了平面沉积和填槽沉积，采用SEM、AFM、FTIR、XPS等测试方法对薄膜性能进行表征，发现腔室条件改变会影响薄膜的物理化学性质，对提高薄膜性能提供参考。