近些年来低温等离子体在微电子工业中得到越来越广泛的应用,例如利用等离子体物理气相沉积或化学气相沉积方法可以制备一些光电子薄膜材料,利用等离子体刻蚀技术可以制备超大规模的集成电路.在实际的等离子体工艺中,离子入射到基片上的能量分布和角度分布是两个关键的物理量,它们直接影响着薄膜的沉积速率、刻蚀速率和刻蚀图形的剖面.为了控制入射到基片上的离子能量分布和角度分布,通常在极板上施加一个射频(RF)偏压,从而在基片附近形成一个射频等离子体鞘层.对于大多数活性射频等离子体刻蚀工艺,由于放电室中两个电极的面积不等,使得两个电极附近的等离子体鞘层是非对称性的.该文考虑了离子与中性粒子的碰撞效应,通过等离子体流体力学方程组以及泊松方程,建立了一种描述这种非对称射频鞘层动力学特性的自洽动力学模型.数值结果显示了碰撞效应对极板上鞘层的瞬时电压、瞬时电子鞘层厚度、鞘层内的离子密度和动能的空间分布以及两个极板上鞘层电压之差等物理量的影响.数值结果表明:随着放电气压的升高,离子在鞘层中的动能变小和密度变大,电极上鞘层的瞬时电压下降,以及电子鞘层的瞬时厚度变薄;由于偏压电极的面积小于接地电极的面积,使得两个电极附近的射频鞘层是非对称性的,即偏压电极鞘层上的瞬时电压大于接地电极鞘层上的瞬时电压.同时还显示了两个电极鞘层上的平均电压随着两个电极面积之比的变化关系,两个电极的面积之比越大,它们的平均鞘层电压之比也越大.