一維脈沖調(diào)制射頻SiH4-N2-N2O放電的數(shù)值模擬研究.pdf

1、等離子體增強化學氣相沉積技術(shù)作為沉積薄膜的一項關(guān)鍵的技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。在工業(yè)制備硅基薄膜中，氮氧化硅薄膜因為其綜合了氧化硅膜和氮化硅膜的優(yōu)點，起到了越來越關(guān)鍵的作用。近些年來，人們對于脈沖調(diào)制射頻放電等離子體的研究逐漸興起。因為脈沖調(diào)制可以加入更加多樣化的參數(shù)調(diào)節(jié)，通過研究不同脈沖參數(shù)下的等離子體放電特性，來改善沉積薄膜的速度和質(zhì)量，以獲取優(yōu)質(zhì)的硅基薄膜。
　　目前，因為放電反應(yīng)過程過于復(fù)雜，人們在硅基薄膜的CCP數(shù)值模

2、擬方面的研究還是比較少的，并且國內(nèi)對于硅基薄膜的脈沖調(diào)制等離子體放電數(shù)值模擬集中在SiH4/N2/O2混合氣體上，但是對于實際應(yīng)用中常見的SiH4/N2/N2O氣體的數(shù)值模擬研究還沒有。因為SiH4/N2/N2O混合氣體中用N2O作為氧源有其特有的優(yōu)點，所以有必要對其詳細放電參數(shù)做出模擬分析。
　　本文首先對比SiH4/N2/N2O混合氣體和SiH4/N2/O2混合氣體的放電參數(shù)，給出了選用SiH4/N2/N2O混合氣體的原因及其

3、優(yōu)點。隨后我們討論并分析了SiH4/N2/N2O混合氣體中，各脈沖放電參數(shù)的變化對等離子體中粒子參數(shù)的影響。這些參數(shù)包括脈沖放電占空比，放電電壓，放電氣體壓強和脈沖頻率。結(jié)果表明，SiH4/N2/N2O混合氣體的選用，在等離子體密度和沉積速率等方面要優(yōu)于SiH4/N2/O2混合氣體，這對于沉積薄膜是十分有利的;當放電周期足夠長，就會在鞘層區(qū)形成一個沒有電子、只有正負離子的“離子鞘層”;不同占空比的選用，一方面可以調(diào)節(jié)等離子體密度沉積速率

4、這些物理參量，另一方面還可以調(diào)節(jié)放電腔室中負離子逃逸到下極板上的數(shù)量多少;脈沖頻率的減小會使得放電周期變長，當放電周期增長到一定程度，就會使得電子密度在脈沖源開啟時的增幅趨于穩(wěn)態(tài)，而頻率的變化對電子溫度影響不大;電壓的提升會加速沉積速率，但是電壓越小，會導(dǎo)致電子密度越小，則電子溫度變化越為劇烈;氣壓的增大會提高入射到下極板處的離子密度，但是相應(yīng)的能量會減少，這對于調(diào)節(jié)薄膜電性以及減少離子轟擊方面也是有利的。
　　基于上述結(jié)果，我們