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學號：21302034完成日期：星Q!魚生墨旦大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學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)容易控制等特點而被廣泛地應用在半導體制備工藝和相關材料的表面處理中。在實際的工藝過程中，等離子體的放電是比較復雜的，因為等離子體的放電要受電源參數(shù)、工作氣體和放電腔室結構的影響。不同的工作氣體在半導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)點在

3、現(xiàn)代集成電路制造業(yè)中備受關注。本文采用二維流體力學模型，分別針對CF4和CHF3氣體在ICP腔室放電進行模擬，研究這兩種氣體在一定條件下各粒子密度、電子溫度等相關量的空間分布，并進一步分析兩種氣體放電的內在物理機制。本文采用流體力學方法是因為雖然這種方法把研究對象看成連續(xù)流動的流體，忽略了對象內部的相互作用過程，不能對等離子體內部的加熱機制等物理過程給出合理的解釋，但是它卻具有計算速度快，花費時間少，可以在比較短的時間內完成模擬并給出解

4、釋等優(yōu)點。文章中通過計算得到了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。因為碳氟氣體在半導體芯片刻蝕工藝中發(fā)揮作用的是活性中性基團，本文中重點對比了CF2和F粒子在氣體放電中含量的變化，發(fā)現(xiàn)在CF4氣體