本文關(guān)鍵詞：脈沖等離子體刻蝕工藝中極板上離子能量和角度分布的研究

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【摘要】：半導(dǎo)體集成電路(Semiconductor Integrated Circuit)是微納制造領(lǐng)域的制高點；隨著其特征尺度(Feature Scale)的日益縮小,在工藝加工過程中所面臨的挑戰(zhàn)也愈來愈嚴(yán)峻。作為不可替代的手段,等離子體刻蝕技術(shù)相比于傳統(tǒng)濕法刻蝕具有高刻蝕速率、高選擇性和高各向異性的優(yōu)勢,是實現(xiàn)圖案從光刻模板到硅基板高保真轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵工藝技術(shù)之一；例如用碳氟等離子體刻蝕Si02,用氯等離子體刻蝕Si等。重點問題是在提高刻蝕率的同時,又能保證刻蝕的均勻性、各向異性以及較低的輻射損傷。通常在刻蝕氣體中添加Ar以增強離子轟擊能力；然而極板上的離子能量與角度分布(Ion Energy and Angular Distribution, IED and IAD)及離子密度(Ion Density)是直接影響到刻蝕結(jié)果的關(guān)鍵因素,但是Ion Density對刻蝕速率的影響、電荷積累對IED的影響、IED和lAD對表面反應(yīng)的作用使清晰把握其對刻蝕機制的影響規(guī)律存在眾多困難；故能夠精確調(diào)控Ion Density、lED和IAD是亟待解決的關(guān)鍵工藝問題。本文建立了由反應(yīng)器模型(Reactor Model)和鞘層模型(Sheath Model)耦合的多尺度模型,對盤香型感性耦合等離子體(Inductively Coupled Plasma,ICP)放電過程進行仿真,研究并分析不同脈沖偏壓波形與放電參數(shù)調(diào)制下到達下極板的IED和IAD。本文采用商業(yè)軟件CFD-ACE+建立ICP反應(yīng)器腔室模型,得到在不同的反應(yīng)系數(shù)下的離子和中性粒子的密度分布；將鞘層邊界處對應(yīng)的離子密度作為鞘層模型計算的邊界條件,得到到達極板上的IED和IAD。這里鞘層模型是由流體模型(Fluid Model)和蒙特卡洛方法(Monte-Carlo Simulations,MCS)組成的鞘層混合動力學(xué)模型。對于Ar/C4F8放電,源偏壓采用連續(xù)的射頻源,而Ar/Cl2放電采用的是脈沖調(diào)制射頻的源偏壓。在加工極板上施加不同的脈沖偏壓波形,不僅可以有效的調(diào)制IED和IAD且能在一定程度上克服影響刻蝕形貌的充電效應(yīng)(Charging Effect)。在本文第三章,主要討論了在Ar/C4F8等離子體放電過程中各離子在不同脈沖偏壓以及不同放電參數(shù)條件下的lED和IAD。結(jié)果表明,不同的脈沖偏壓波形及放電參數(shù)對于IED和lAD的演化規(guī)律具有一定的調(diào)節(jié)作用。通過設(shè)計不同的脈沖偏壓波形能夠使得離子得到更高能量,且lED單能性提高、能峰之間的寬度縮短；離子在入射到極板表面時具有最小的角度。本文第四章考慮了脈沖調(diào)制Ar/Cl2等離子體放電過程中的各離子在不同放電參數(shù)下的Ion Density腔室分布情況,并分析了IED和IAD在不同極板偏壓波形和參數(shù)條件下的演化規(guī)律；結(jié)果表明,高源偏壓占空比、高放電氣壓、高Ar/Cl2進氣流比可以增大離子密度；腔室中Ar+的密度是C12+密度的二倍多;lED和IAD同樣可以通過極板脈沖偏壓波形、放電參數(shù)來得到控制。
【關(guān)鍵詞】：等離子體刻蝕 多尺度模擬 脈沖調(diào)制等離子體 離子能量和角度分布
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN305.7
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 等離子體技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用10-12
• 1.2 加工基板偏壓研究進展12-13
• 1.3 脈沖調(diào)制等離子體研究進展13-15
• 1.4 離子能量和角度分布研究進展15-19
• 1.5 本文研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排19-20
• 2 數(shù)值模型介紹20-27
• 2.1 反應(yīng)器模型20-24
• 2.2 鞘層混合模型24-27
• 2.2.1 流體模型24-25
• 2.2.2 蒙特卡洛方法25-27
• 3 脈沖偏壓Ar/C_4F_8等離子體的多尺度模擬27-36
• 3.1 離子能量分布(IED)28-31
• 3.1.1 脈沖偏壓波形對lED的影響28-29
• 3.1.2 放電參數(shù)對IED的影響29-31
• 3.2 離子角度分布(IAD)31-35
• 3.2.1 脈沖偏壓波形對IAD的影響31-33
• 3.2.2 放電參數(shù)對IAD的影響33-35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 4 脈沖調(diào)制射頻Ar/Cl_2等離子體的多尺度模擬36-50
• 4.1 放電參數(shù)對離子密度分布的影響37-41
• 4.2 離子能量分布和角度分布(IEAD)41-49
• 4.2.1 脈沖偏壓波形的影響41-43
• 4.2.2 放電參數(shù)的影響43-49
• 4.3 本章小結(jié)49-50
• 結(jié)論與展望50-51
• 參考文獻51-55
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況55-56
• 致謝56-57

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4 田立成;石紅;張?zhí)炱?李娟;楊生勝;;外磁場對等離子體浸沒離子注入絕緣材料表面改性技術(shù)的影響[A];第三屆空間材料及其應(yīng)用技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2011年

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2 王飛飛;離子束能量測試技術(shù)研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2014年

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4 賀才強;脈沖偏壓對容性放電等離子體中離子能量及角度分布的調(diào)控[D];大連理工大學(xué);2014年

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本文編號：639772