等離子體刻蝕與薄膜沉積、光刻等工藝結(jié)合,通過精細(xì)的圖形轉(zhuǎn)移在襯底材料上形成微電子器件的微觀結(jié)構(gòu),是半導(dǎo)體制造中不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。隨著10 nm及更先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用,更小的特征尺寸、更復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)使得對(duì)刻蝕中剖面控制的精度要求達(dá)到了原子/分子的級(jí)別,給等離子體刻蝕帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在等離子體刻蝕中,反應(yīng)性粒子的產(chǎn)生,及其在鞘層和刻蝕槽/孔的輸運(yùn)過程決定了被刻蝕材料表面的反應(yīng)性粒子的通量、能量,是影響刻蝕過程中剖面控制、選擇性、介質(zhì)損傷等的關(guān)鍵因素。本文建立了包括腔室、鞘層、刻蝕槽/孔以及表面的多尺度模型,能夠在工業(yè)應(yīng)用條件下,對(duì)等離子體刻蝕中的剖面演化過程進(jìn)行模擬。通過模擬能夠獲得實(shí)驗(yàn)難以診斷的物理量,幫助更深入的理解刻蝕中復(fù)雜的多尺度、多物理過程,有利于減少產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中的試錯(cuò)成本,為工藝開發(fā)以及設(shè)備的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供支持。本文第一章是緒論,介紹了低溫等離子體在半導(dǎo)體制造中的應(yīng)用背景,以及等離子體刻蝕當(dāng)前面臨的新機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在第二章中介紹了多尺度刻蝕演化仿真模型。首先通過整體模型能夠快速獲得不同放電參數(shù)下反應(yīng)器內(nèi)離子、中性粒子的密度（通量）以及電子溫度。這些結(jié)果與偏壓條件一起作為鞘層模型的輸... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：122 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號(hào)表
1 緒論
    1.1 低溫等離子體和半導(dǎo)體制造
    1.2 等離子體沉積和刻蝕
    1.3 反應(yīng)物的產(chǎn)生和輸運(yùn)過程
        1.3.1 等離子體源
        1.3.2 等離子體鞘層和離子能量分布
    1.4 等離子體刻蝕的仿真模擬
        1.4.1 等離子體刻蝕中的多尺度過程
        1.4.2 多尺度模型的研究背景
    1.5 本文的研究?jī)?nèi)容與安排
2 刻蝕剖面演化的多尺度模型
    2.1 引言
    2.2 腔室模型
        2.2.1 腔室模擬簡(jiǎn)介
        2.2.2 整體模型
    2.3 鞘層模型
        2.3.1 混合鞘層模型簡(jiǎn)介
        2.3.2 流體模型
        2.3.3 離子碰撞過程的模擬
    2.4 特征尺度的刻蝕槽模型
        2.4.1 元胞法
        2.4.2 反應(yīng)物在刻蝕槽內(nèi)的運(yùn)動(dòng)
        2.4.3 離子的表面反射
        2.4.4 離子運(yùn)動(dòng)和充電效應(yīng)
        2.4.5 副產(chǎn)物的再沉積
    2.5 表面反應(yīng)模型
        2.5.1 簡(jiǎn)介
        2.5.2 刻蝕產(chǎn)額與離子能量的依賴關(guān)系
        2.5.3 表面覆蓋度平衡法
        2.5.4 表面反應(yīng)的蒙特卡羅幾率法
    2.6 本章小結(jié)
3 反應(yīng)物的輸運(yùn)與刻蝕的微觀不均勻性
    3.1 引言
    3.2 宏觀放電參數(shù)對(duì)反應(yīng)物的產(chǎn)生和離子在鞘層中運(yùn)動(dòng)的影響
        3.2.1 反應(yīng)物的產(chǎn)生
        3.2.2 離子穿越鞘層后的能量和角度分布
    3.3 微觀刻蝕槽尺度下反應(yīng)物的輸運(yùn)和表面分布
        3.3.1 離子在刻蝕槽表面的分布
        3.3.2 充電效應(yīng)對(duì)離子運(yùn)動(dòng)的影響
    3.4 表面反應(yīng)
    3.5 放電參數(shù)對(duì)刻蝕剖面演化過程的影響
        3.5.1 氣壓對(duì)刻蝕剖面演化的影響
        3.5.2 偏壓對(duì)刻蝕剖面演化的影響
    3.6 刻蝕的微觀不均勻性
        3.6.1 充電效應(yīng)
        3.6.2 刻蝕副產(chǎn)物的再沉積
    3.7 本章小結(jié)
4F₈等離子體中SiO₂的刻蝕 ">4 Ar/C₄F₈等離子體中SiO₂的刻蝕
    4.1 引言
    4.2 反應(yīng)物的產(chǎn)生與離子能量和角度分布
        4.2.1 反應(yīng)器尺度的放電模擬
        4.2.2 離子穿越鞘層后的能量和角度分布
    4.3 表面反應(yīng)模型和蒙特卡羅法
    4.4 放電參數(shù)對(duì)刻蝕剖面演化的影響
        4.4.1 放電氣壓和功率對(duì)刻蝕剖面演化的影響
        4.4.2 偏壓對(duì)刻蝕剖面演化的影響
    4.5 微觀不均勻性與剖面形貌控制
        4.5.1 充電效應(yīng)
        4.5.2 側(cè)壁保護(hù)
        4.5.3 離子能量調(diào)制與刻蝕剖面形貌控制
    4.6 本章小結(jié)
5 原子層刻蝕
    5.1 引言
    5.2 Si的原子層刻蝕
    5.3 Si的長(zhǎng)脈沖偏壓刻蝕
2的原子層刻蝕 ">    5.4 SiO₂的原子層刻蝕
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間科研項(xiàng)目及科研成果
致謝
作者簡(jiǎn)介


【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]甚高頻容性耦合等離子體中電磁效應(yīng)的數(shù)值研究[D]. 張鈺如.大連理工大學(xué) 2013

碩士論文
[1]刻蝕和沉積工藝腔室的理論仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[D]. 葛婕.清華大學(xué) 2014
[2]基于水平集方法的等離子體刻蝕過程數(shù)值模擬[D]. 嚴(yán)培.大連理工大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3151719