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目前,碳氟等离子体被广泛用在器件的微细加工过程中,如沉积低介电常数的氟化非晶碳薄膜,刻蚀SiO2、Si 以及其它相关材料。由于器件特征尺寸的不断缩小和加工基片面积的加大,具有运行气压低、密度高、大面积均匀等优点的感应耦合等离子体(ICP)得到了人们广泛的关注。本文率先在国内使用ICP 制备了低K 氟化非晶碳薄膜,研究了碳氟等离子体的放电行为、碳氟等离子体中的各种基团的空间行为以及碳氟薄膜的生长机理。 第一部分:碳氟等离子体的放电行为使用朗谬尔探针研究了低压CF4气体感应耦合放电等离子体的特性。结果表明,CF4 等离子体的电子呈现双温分布:一类是密度低、能量高的快电子,另一类是密度高、能量低的慢电子。快电子温度The、慢电子温度Tce以及它们的平均电子温度Te随射频输入功率的增加而下降;而它们的密度nhe、nce和ne随功率的增加而上升。从电子与气体粒子碰撞能量平衡的角度解释了双温电子特性与射频输入功率之间的关系。 第二部分:碳氟等离子体基团的空间行为利用强度标定的发射光谱法(AOES),研究了ICP CF4/CH4等离子体中空间基团的相对密度随宏观条件(射频输入功率、气压和流量比)的变化情况。研究表明在所研究的碳氟/碳氢混合气体放电等离子体中除了具有丰富的CF、CF2、CH、H 和F 等活性基团外,还同时存在着C2 基团,其相对密度随着放电功率的提高而增加;随着气压的上升呈现倒“U”型的变化。C2 随流量比R(R=CH4/(CH4+CF4))的变化不是单调的,其相对密度在R=7.5%时存在一个极大值,并随着R 进一步增加而减弱,然后趋于一个稳定值。根据各基团相对密度的变化规律,认为等离子体中CF 和CH基团的气相反应(C F + CH→C2 +HF)是C2基团产生的主要途径,并提出了形成C2的基团碰撞的活化反应模型,据此进行的模拟计算的结果与实验相符。