12307.低氣壓射頻感性耦合cf4和chf3放電的流體模擬研究

1、碩士學(xué)位論文低氣壓射頻感性耦合CF4和CHF3放電的流體模擬研究FluidSimulationofRadioFrequencyInductivelyCoupledCF4andCHF3DischargeatLowPressure學(xué)號(hào)：21302034完成日期：星Q!魚生墨旦大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要射頻感性耦合等離子體(RadioFrequencyInductively

2、CoupledPlasma，即RFICP)源可產(chǎn)生大面積均勻的等離子體，并且RF—ICP具有等離子體密度高，放電裝置簡單，工作氣壓低以及放電參數(shù)容易控制等特點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用在半導(dǎo)體制備工藝和相關(guān)材料的表面處理中。在實(shí)際的工藝過程中，等離子體的放電是比較復(fù)雜的，因?yàn)榈入x子體的放電要受電源參數(shù)、工作氣體和放電腔室結(jié)構(gòu)的影響。不同的工作氣體在半導(dǎo)體加工工藝中的作用不同，隨著現(xiàn)代大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，碳氟性氣體以其高刻蝕率、高選擇性等優(yōu)點(diǎn)在

3、現(xiàn)代集成電路制造業(yè)中備受關(guān)注。本文采用二維流體力學(xué)模型，分別針對CF4和CHF3氣體在ICP腔室放電進(jìn)行模擬，研究這兩種氣體在一定條件下各粒子密度、電子溫度等相關(guān)量的空間分布，并進(jìn)一步分析兩種氣體放電的內(nèi)在物理機(jī)制。本文采用流體力學(xué)方法是因?yàn)殡m然這種方法把研究對象看成連續(xù)流動(dòng)的流體，忽略了對象內(nèi)部的相互作用過程，不能對等離子體內(nèi)部的加熱機(jī)制等物理過程給出合理的解釋，但是它卻具有計(jì)算速度快，花費(fèi)時(shí)間少，可以在比較短的時(shí)間內(nèi)完成模擬并給出解

4、釋等優(yōu)點(diǎn)。文章中通過計(jì)算得到了CF4和CHF3放電的一般規(guī)律：在一定的放電條件下，CF4中的電子密度和F一密度的最大值在放電腔室的中心位置，CHF3中電子密度和F‘密度的最大值偏離腔室中心處，在兩種氣體中電子溫度的最大值在電源線圈的下方，CHF3氣體的電負(fù)性小于CF4氣體。文章中還分析了隨氣壓和功率的變化，CF4和CHF3放電中，電子和F。密度以及電子溫度的變化趨勢。發(fā)現(xiàn)隨功率的增加，兩種氣體中的電子密度和電子溫度都增加。而F‘密度變化

5、則不同，隨著功率的增加，在CF4氣體放電中，F(xiàn)‘密度在腔室中心處出現(xiàn)先增加后減少的趨勢，在CHF3中F‘密度一直增加。并且在兩種氣體中，隨功率的增加F。的最大值出現(xiàn)在偏離腔室中心處。在兩種氣體中，隨氣壓的增加電子密度增大，電子溫度降低，而F。密度在CFa放電中隨氣壓增加而增加，在CHF3中則隨氣壓增加而降低。因?yàn)樘挤鷼怏w在半導(dǎo)體芯片刻蝕工藝中發(fā)揮作用的是活性中性基團(tuán)，本文中重點(diǎn)對比了CF2和F粒子在氣體放電中含量的變化，發(fā)現(xiàn)在CF4氣體