二維脈沖調(diào)制射頻SiH4-N2-O2放電的數(shù)值模擬研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文二維脈沖調(diào)制射頻Sill4／N2／02放電的數(shù)值模擬研究TwodimensionalsimulationofpulsemodulatedradiofrequencySiH4／NT／02discharge作者姓名：董塞掛學(xué)科、專業(yè)：等離子體物理學(xué)號(hào)：21002020指導(dǎo)教師：塞適紅塾援完成日期：大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology二維脈沖凋制射頻SiH4／02／N2放電的研究摘要在集成電路與電子

2、設(shè)備制造工藝中，氮氧化硅薄膜被廣泛應(yīng)用于電介質(zhì)與鈍化層等方面，這主要是因?yàn)榈趸璞∧碛泻玫墓鈱W(xué)性能以及穩(wěn)定性，同時(shí)兼?zhèn)涠趸枧c氮化硅的大部分優(yōu)點(diǎn)。所以，近幾十年來(lái)，人們采用了各種技術(shù)來(lái)沉積氮氧化硅薄膜，這些技術(shù)包括：具有低溫特點(diǎn)的等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)(PECVD)、ECIt～PECVD技術(shù)，具有高溫特點(diǎn)的熱化學(xué)氣相沉積(CVD)、硅靶濺射技術(shù)、二氧化硅滲氮技術(shù)等，其中，等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)因其在低溫條件下可以獲得性能優(yōu)異的

3、薄膜已被廣泛的應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)當(dāng)中。隨后，人們對(duì)PECVD裝置中硅烷以及混合氣體放電沉積氮氧化硅薄膜做了很多研究。最近，脈沖調(diào)制技術(shù)因其能改進(jìn)薄膜特性這一優(yōu)點(diǎn)而成為當(dāng)下研究的熱點(diǎn)。但是對(duì)于脈沖CCP等離子體放電沉積氮氧化硅薄膜的研究還很少，主要是它的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程比較復(fù)雜，特別是使用S兒州。／0：混合氣體放電的過(guò)程。在先前的研究中，王燕等人使用一維流體力學(xué)模型研究了SI_L／N。／0。放電。為了更好的了解脈沖sH。／N。／O。放電過(guò)程，我

4、們有必要模擬真實(shí)的腔室結(jié)構(gòu)。因此本文采用自洽的流體力學(xué)方法研究了二維脈沖調(diào)制射頻容性耦合等離子SH。／N。／O。放電。第一章介紹了低溫等離子體的特點(diǎn)以及沉積技術(shù)，然后相繼開(kāi)展了一些脈沖在實(shí)驗(yàn)與模擬方面的調(diào)研。第二章介紹了流體力學(xué)模型以及用到的數(shù)值算法，同時(shí)也給出文中所涉及到的化學(xué)反應(yīng)。第三章利用流體力學(xué)方法模擬了二維脈沖調(diào)制射頻容性耦合SiH。／NJO。放電的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，主要討論了脈沖參數(shù)以及其他放電參數(shù)對(duì)等離子體中各物理量的影響，這些

5、物理量包括電子密度、正離子密度、負(fù)離子密度、中性粒子密度、沉積速率、離子通量以及電子溫度。結(jié)果表明：在相同的射頻電壓下，調(diào)制占空比增大，主等離子體區(qū)電子密度、離子密度、中性粒子密度與下極板處沉積速率和通量增大且占空比變化引起電子溫度變化進(jìn)而造成粒子密度隨時(shí)變化；在相同的射頻電壓下，調(diào)制脈沖頻率減小，主等離子體區(qū)電子密度和氧負(fù)離子密度的極大值增大，氧負(fù)離子隨時(shí)的平均值減小，鞘層區(qū)的電勢(shì)降、極板處的沉積速率和通量減??；在固定頻率與占空比下，