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(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)作為沉積薄膜的一項(xiàng)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?yàn)槠渚C合了氧化硅膜和氮化硅膜的優(yōu)點(diǎn)，起到了越來(lái)越關(guān)鍵的作用。近些年來(lái)，人們對(duì)于脈沖調(diào)制射頻放電等離子體的研究逐漸興起。因?yàn)槊}沖調(diào)制可以加入更加多樣化的參數(shù)調(diào)節(jié)，通過(guò)研究不同脈沖參數(shù)下的等離子體放電特性，來(lái)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?yàn)榉烹姺磻?yīng)過(guò)程過(guò)于復(fù)雜，人們?cè)诠杌∧さ腃CP數(shù)值模

2、擬方面的研究還是比較少的，并且國(guó)內(nèi)對(duì)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(duì)于實(shí)際應(yīng)用中常見(jiàn)的SiH4/N2/N2O氣體的數(shù)值模擬研究還沒(méi)有。因?yàn)镾iH4/N2/N2O混合氣體中用N2O作為氧源有其特有的優(yōu)點(diǎn)，所以有必要對(duì)其詳細(xì)放電參數(shù)做出模擬分析。
　　本文首先對(duì)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(diǎn)。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(duì)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(qiáng)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(duì)于沉積薄膜是十分有利的;當(dāng)放電周期足夠長(zhǎng)，就會(huì)在鞘層區(qū)形成一個(gè)沒(méi)有電子、只有正負(fù)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(fù)離子逃逸到下極板上的數(shù)量多少;脈沖頻率的減小會(huì)使得放電周期變長(zhǎng)，當(dāng)放電周期增長(zhǎng)到一定程度，就會(huì)使得電子密度在脈沖源開(kāi)啟時(shí)的增幅趨于穩(wěn)態(tài)，而頻率的變化對(duì)電子溫度影響不大;電壓的提升會(huì)加速沉積速率，但是電壓越小，會(huì)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(huì)提高入射到下極板處的離子密度，但是相應(yīng)的能量會(huì)減少，這對(duì)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