12305.脈沖調(diào)制射頻容性耦合h2放電流體蒙卡模擬

1、碩士學(xué)位論文脈沖調(diào)制射頻容性耦合H2放電流體／蒙卡模擬Fluid／MCInvestigationonPulseModulatedRFCapacitivelyCoupledH2Discharge學(xué)號(hào)：21302066完成日期：201606大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology脈沖調(diào)制射頻容性耦合H：放電流體／蒙卡模擬摘要目前微電子工業(yè)已經(jīng)成為人們生活中的重要組成部分，同時(shí)微電子工業(yè)的進(jìn)步與半導(dǎo)體加工設(shè)備的進(jìn)步

2、也緊密的聯(lián)系在一起。在半導(dǎo)體加工工藝當(dāng)中，低溫等離子體技術(shù)有著至關(guān)重要的作用，尤其是在生產(chǎn)制造大規(guī)模集成電路領(lǐng)域。在低溫等離子體技術(shù)當(dāng)中，應(yīng)用最廣泛的是在半導(dǎo)體行中的薄膜沉積與刻蝕。其中薄膜沉積的主要方法是等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，PECVD)，PECVD具有低溫可沉積薄膜、能夠獲得良好均勻性的薄膜、應(yīng)用簡(jiǎn)單、可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)倍受青睞。在PECVD技術(shù)當(dāng)中大多采用

3、容性耦合等離子體(CapacitivelyCouplePlasma，CCP)放電，CCP放電腔室構(gòu)造簡(jiǎn)單易操作，同時(shí)能夠產(chǎn)生大面積且均勻的等離子體，所以其應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛。一般PECVD技術(shù)會(huì)選用H2／Sill4混合氣體放電，但是由于Sill4在混合氣體中所占比例非常小，本文主要研究H2放電，采用一維流體／蒙卡(Fluid／MonteCarlo，F(xiàn)luid／MC)混合模型對(duì)脈沖調(diào)制射頻容性耦合H2放電進(jìn)行模擬研究。脈沖調(diào)制的優(yōu)勢(shì)是為調(diào)控

4、等離子體性質(zhì)提供了更多的參數(shù)，包括脈沖占空比以及脈沖頻率等。脈沖調(diào)制可以在低占空比、低脈沖頻率下獲得比連續(xù)波放電更高的等離子體密度，同時(shí)，脈沖關(guān)閉后電子溫度下降，帶電粒子能量降低，極板損傷減小，并且在脈沖關(guān)閉后負(fù)離子向極板逃逸，同時(shí)一些沉積前驅(qū)粒子也向極板擴(kuò)散，延長(zhǎng)沉積時(shí)間，從而獲得致密性良好薄膜，所以脈沖調(diào)制對(duì)于改善等離子體工藝水平具有很大的意義。本文的內(nèi)容安排如下：第一章，介紹了低溫等離子體的概念、各類低溫等離子體源以及應(yīng)用領(lǐng)域，尤

5、其是在微電子工業(yè)中的應(yīng)用技術(shù)。同時(shí)，本章中重點(diǎn)介紹了脈沖調(diào)制射頻等離子體放電的基本原理和優(yōu)勢(shì)，并且從實(shí)驗(yàn)診斷以及數(shù)值模擬兩個(gè)方面分別介紹了脈沖調(diào)制射頻等離子體放電的研究進(jìn)展以及研究成果。第二章，主要介紹了目前應(yīng)用廣泛的幾種數(shù)值模擬模型，并重點(diǎn)介紹了本文中所采用的Fluid／MC混合模型、等離子體放電腔室結(jié)構(gòu)以及放電氣體H2的主要化學(xué)反應(yīng)。第三章，討論分析了采用流體／蒙卡混合模型對(duì)脈沖調(diào)制射頻容性耦合H2等離子體放電模擬的數(shù)據(jù)結(jié)果。在數(shù)值