氯氬感應(yīng)耦合等離子體脈沖調(diào)制射頻偏壓對原子層刻蝕影響的研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文氯氬感應(yīng)耦合等離子體脈沖調(diào)制射頻偏壓對原氯氬感應(yīng)耦合等離子體脈沖調(diào)制射頻偏壓對原子層刻蝕影響的研究子層刻蝕影響的研究StudyonatomiclayeretchingofSiinArCl2inductivelycoupledplasmasdrivenbytailedbiasvoltagewavefms作者姓名：麻曉琴學(xué)科、專業(yè)：等離子物理學(xué)號：21402016指導(dǎo)教師：戴忠玲教授完成日期：2017年5月大連理工大學(xué)Dalia

2、nUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要微電子制造中特征尺寸(CriticalDimensionsCD)的不斷減小對工藝提出了更嚴(yán)格的要求，要實(shí)現(xiàn)對刻蝕槽形貌演化的更精確的控制，甚至達(dá)到原子層級別的精度。等離子體刻蝕(PlasmaEtching)相比于傳統(tǒng)的濕法刻蝕有著其顯著的優(yōu)點(diǎn)，如：高各向異性，高選擇性，高刻蝕速率等。等離子體原子層刻蝕(PlasmaAtomicLayerEtchingPALE)有

3、原子尺寸的分辨率，能夠?qū)崿F(xiàn)對材料的單層刻蝕。在刻蝕過程中，入射到基片上的離子能量和角度分布(IonEnergyAngularDistributionsIEADs)對于刻蝕槽形貌的演化起著關(guān)鍵的作用，所以在工藝中靈活地控制IEADs是非常重要的。特定的偏壓波形(TailedBiasWavefms)是調(diào)節(jié)離子能量和角度分布的一種有效的方式，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對刻蝕槽形貌的改善。本文采用耦合反應(yīng)腔室模型(ReactModel)、鞘層模型(SheathM

4、odel)和刻蝕槽剖面演化模型(EtchModel)的多尺度模型來研究不同的放電參數(shù)和偏壓波形對氯氬感應(yīng)耦合等離子體中硅的原子層刻蝕的影響。本文采用商業(yè)軟件CFDACE模擬感應(yīng)耦合等離子(InductivelyCoupledPlasmaICP)腔室放電過程，得出了不同放電氣壓、不同放電功率條件下腔室中離子和中性粒子的密度分布情況。本文使用的鞘層模型是耦合了流體模型(FluidModel)和蒙特卡洛模型(MonteCarloModel)的

5、混合鞘層模型，將CFDACE給出的離子及中性粒子密度作為邊界條件，其中流體模型給出了隨時空變化的物理量，如極板電勢和鞘層厚度等，蒙特卡洛模型考慮離子和中性粒子之間的碰撞過程，計(jì)算出到達(dá)極板處的離子能量分布(IonEnergyDistributionsIEDs)和離子角度分布(IonAngleDistributionsIADs)。最后，刻蝕槽模型將CFDACE給出的離子和中性粒子通量以及鞘層模型給出的極板處離子能量和角度分布(IEADs)

6、作為邊界條件，模擬給出不同條件下刻蝕槽的剖面演化情況。本文第三章討論了射頻偏壓條件下，不同的脈沖等離子源參數(shù)對腔室離子密度和極板處離子能量角度分布的影響。結(jié)果顯示，不同的放電參數(shù)、源脈沖占空比及源脈沖頻率能夠影響腔室離子密度和極板離子能量角度的分布情況。本文第四章研究了射頻等離子體源條件下，不同放電參數(shù)對腔室各離子密度和極板處IEADs的影響，以及不同的偏壓波形對IEADs的影響。結(jié)果表明，不同的放電參數(shù)對腔室各離子密度和極板處的IEA