脈衝調製電漿增強原子層刻蝕多尺度研究

《脈衝調製電漿增強原子層刻蝕多尺度研究》是依託大連理工大學,由戴忠玲擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：脈衝調製電漿增強原子層刻蝕多尺度研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：戴忠玲

項目摘要

針對電漿增強原子層刻蝕工藝過程，建立由自洽的脈衝調製電漿放電模型、表面過程模型與刻蝕形貌演化模型所構成的多尺度模型，提出電漿混合模擬與動力學蒙特卡洛模擬等相結合的計算方法，研發出高效、穩定和高精度的包括電漿輸運過程、表面過程和刻蝕過程的模擬程式，多個尺度地模擬電漿增強原子層刻蝕全過程。著重研究脈衝感性耦合電漿餘輝物理特性，探索離子選擇性輸運與輸出控制方法，提出帶邊界電極的感性耦合電漿腔室結構以及同步脈衝調製方法，實現對離子流能量、角度和通量的相對獨立控制，進而獲得低能量近單能離子流；通過刻蝕過程模擬評估刻蝕速率與刻蝕精度；研究外部參數（如氣體組分、濃度和氣體壓強等）和電源參數（射頻功率、頻率和幅值、脈衝頻率和占空比等）對刻蝕過程中的表面物理化學過程、刻蝕形貌演化的影響和定標關係，探索參數調控方法，為電漿增強原子層刻蝕工藝穩定性的提高和參數最佳化提供理論依據。

結題摘要

在半導體積體電路製造中，電漿刻蝕工藝具有高選擇性、高各項異性、高刻蝕速率的優勢。然而，隨著微電子製造集成度越來越高，工業中超微細結構需要的刻蝕尺寸越來越小，電漿刻蝕技術面臨極大的挑戰。微電子工業電漿刻蝕面臨的仍然是特徵尺度的減小和深寬比增大所帶來的刻蝕不均勻性以及低刻蝕效率的問題。傳統的刻蝕方法已經無法應對這個挑戰，而作為一種自限性刻蝕、具有原子層的刻蝕解析度的原子層刻蝕有望解決所面臨的問題。但是原子層刻蝕的致命的問題就是效率過低，為了提高效率，省卻兩道休整工序的電漿增強原子層刻蝕有望實現高效率刻蝕，但意味著用於鈍化和刻蝕的兩種氣體必須混在一起，大大增加了放電和刻蝕過程的複雜性，影響了工藝穩定性。為了解決該問題，需從電漿放電到刻蝕整個過程進行深入研究。我們建立了反應性氣體的電感耦合和電容耦合的適用於多種加電方式的自洽電漿放電模型、表面過程模型與刻蝕形貌演化模型所構成的多尺度模型，研發出了較為高效、穩定和較高精度的包括電漿輸運過程、表面過程和刻蝕過程的模擬程式，多個尺度地模擬電漿增強原子層刻蝕全過程。我們研究了脈衝感性耦合電漿餘輝物理特性，探索了能量分布和角度分布的輸出控制方法，研究了外放電參數對離子流能量、角度和通量的相對獨立控制規律，獲得近單能離子流的參數範圍；研究了外部參數（如氣體組分、濃度和氣體壓強等）和電源參數（射頻功率、頻率和幅值、脈衝頻率和占空比以及剪裁波形偏壓等）對刻蝕過程中的表面物理化學過程、刻蝕形貌演化的影響和定標關係，探索了參數調控方法，所得結果可以為電漿增強原子層刻蝕工藝穩定性的提高和參數最佳化提供理論依據。