12305.脈沖調制射頻容性耦合h2放電流體蒙卡模擬

1、碩士學位論文脈沖調制射頻容性耦合H2放電流體／蒙卡模擬Fluid／MCInvestigationonPulseModulatedRFCapacitivelyCoupledH2Discharge學號：21302066完成日期：201606大連理工大學DalianUniversityofTechnology脈沖調制射頻容性耦合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，同時微電子工業(yè)的進步與半導體加工設備的進步

2、也緊密的聯(lián)系在一起。在半導體加工工藝當中，低溫等離子體技術有著至關重要的作用，尤其是在生產(chǎn)制造大規(guī)模集成電路領域。在低溫等離子體技術當中，應用最廣泛的是在半導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化學氣相沉積(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，PECVD)，PECVD具有低溫可沉積薄膜、能夠獲得良好均勻性的薄膜、應用簡單、可控性強等優(yōu)點倍受青睞。在PECVD技術當中大多采用

3、容性耦合等離子體(CapacitivelyCouplePlasma，CCP)放電，CCP放電腔室構造簡單易操作，同時能夠產(chǎn)生大面積且均勻的等離子體，所以其應用領域相當廣泛。一般PECVD技術會選用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)混合模型對脈沖調制射頻容性耦合H2放電進行模擬研究。脈沖調制的優(yōu)勢是為調控

4、等離子體性質提供了更多的參數(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，脈沖關閉后電子溫度下降，帶電粒子能量降低，極板損傷減小，并且在脈沖關閉后負離子向極板逃逸，同時一些沉積前驅粒子也向極板擴散，延長沉積時間，從而獲得致密性良好薄膜，所以脈沖調制對于改善等離子體工藝水平具有很大的意義。本文的內容安排如下：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用領域，尤

5、其是在微電子工業(yè)中的應用技術。同時，本章中重點介紹了脈沖調制射頻等離子體放電的基本原理和優(yōu)勢，并且從實驗診斷以及數(shù)值模擬兩個方面分別介紹了脈沖調制射頻等離子體放電的研究進展以及研究成果。第二章，主要介紹了目前應用廣泛的幾種數(shù)值模擬模型，并重點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構以及放電氣體H2的主要化學反應。第三章，討論分析了采用流體／蒙卡混合模型對脈沖調制射頻容性耦合H2等離子體放電模擬的數(shù)據(jù)結果。在數(shù)值