应用于超大规模集成电路工艺的高密度等离子体源研究进展

本文简要地介绍了等离子体的产生方式以及传统的射频电容耦合等离子体源。对电子回旋共振等离子体(ECR) ,感应耦合等离子体 (ICP) ,螺旋波等离子体 (HWP)等几种新型的高密度等离子体源[1] 的工作原理及结构重点作了分析讨论 ,并从运行参数上对其进行了比较。最后对高密度等离子体工艺加工中的等离子体约束以及器件损伤问题的最新研究进展进行了介绍     

用于电离层环境模拟器的ECR等离子体源

为了经济地考验空间电离层等离子体对处于其中的飞行器表面的作用,需要在地面建立等离子体环境模拟器。本文就是为空间电离层环境模拟器研制的扩散型极低气压、低电子温度和极低密度的紧凑型电子回旋共振等离子体源的研制。结果显示在等离子体源下游50cm处,在10-2～10-3Pa范围内获得了电子温度低于5eV,密度在104～106cm-3范围内的较为均匀的等离子体束流,基本满足了空间环境模拟实验的需要。     

等离子体微细加工技术的新进展

在大规模集成电路制造中常用反应离子刻蚀 ,但对于加工 2 0 0mm以上直径的片子和 0 2 5 μm的线宽及孔洞 ,它的能力已达到极限。低压等离子刻蚀设备 (ECR ,ICP ,HWP)和高浓度等离子体可以解决这一问题。已经在整个片子上均匀地获得高的刻蚀速率。剖面控制精确 ,可改善图形的保真度。本文介绍了干法刻蚀技术的这一最新进展 ,阐述了电子回旋共振等离子体源、感应耦合等离子体源、螺旋波等离子体源的工作原理和干法刻蚀的关键技术问题。     

用于电离层环境模拟器的ECR等离子体源

为了经济地考验空间电离层等离子体对处于其中的飞行器表面的作用，需要在地面建立等离子体环境模拟器。本就是为空间电离层环境模拟研制的扩散型极低气压，低电子温度和极低密度的紧凑型电子回旋共振等离子体源的研制，结果显示：在等离子体源下游50cm处，在10^-2-10^-3Pa范围内获得了电子温度低于5eV，密度在10^4-10^6cm^-3范围内的较为均匀的等离子体束流，基本满足了空间环境模拟实验的需要。     

高密度等离子体源的新发展

介绍了几种高密度等离子体源，重点叙述了新近出现的电感耦合等离子体源ＩＣＰＳ。说明了ＩＣＰＳ的基本原理、结构特点、电磁场分布的数学模型等。还简单介绍了其应用前景和目前存在的问题。     

微波ECR等离子体源增强非平衡磁控溅射DLC膜的制备与表征

介绍了微波ECR等离子体源增强非平衡磁控溅射设备的结构和工作原理,详细叙述了利用该设备制备类金刚石膜的过程。Raman光谱证实了薄膜的类金刚石特性;采用原子力显微镜(AFM)观察薄膜的微观表面形貌,均方根粗糙度大约为1．9nm,结果表明薄膜表面非常光滑;利用CERT微摩擦计进行摩擦、磨损和划痕实验,薄膜的平均摩擦系数较小,大约为0．175;DLC膜和Si衬底磨损情况的扫描电镜图片相对比,可以看到DLC膜的磨痕小的多,说明薄膜有较好的耐磨性能;划痕测试结果表明制备薄膜临界载荷大约为40mN。     

电子回旋共振CF4+O2等离子体中Si3N4刻蚀工艺研究

在一台自行研制的电子回旋共振 (ECR)刻蚀系统中用CF4、O2 气体实现了Si3 N4材料的微细图形刻蚀。获得了气体流量、气体混合比、微波功率等因素对刻蚀速率的影响。结果表明刻蚀速率在O2 含量为 0 %时最慢 ,然后随着气体混合比的增加而增大 ,当气体中O2 含量为 2 0 %时达到最大 ,然后随着气体混合比的增加而缓慢降低。保持气体混合比为 2 0 % ,刻蚀速率随气体流量增加而增大 ;同时 ,微波功率越大 ,刻蚀速率也越高。     

ECR微波等离子体特性的实验研究

着重介绍采用一段真空波导耦合的ＥＣＲ微波等离子体装置，以及在ＣＨ４－Ｈ２沸合气体放电情况下，诊断了内部等离子体参数，给出了等离子体密度，电子温度，基板鞘附近的空间电位以及在类金刚石膜合成条件下等离子体中的基团情况，同时研究了它们与工艺参数之间的关系。     

微波电子回旋共振等离子体的阻抗特性分析

基于微波电子回肇共振（ＥＣＲ）等离了体中的物理和化学性质变化会引起微波传输线阻抗的变化，采用微波三探针研究了ＥＣＲ等离子体的微波阻抗随装置运行参数的变化情况，并通过一个简单的放电等效电路将阻抗的变化和等离子体性质的变化联系起来。实验结果表明，通过对ＥＣＲ等离子体阻抗特性分析，可以在不对其产生干扰原情况下解其性质的变化。阻抗特性分析为ＥＣＲ等离了体的机理研究提供了一种新的诊断途径，有利于ＥＣＲ等离子     

ECR微波等离子体氮化铁基材料的参数研究

以纯铁和 38CrMoAl为例给出了用电子回旋共振微波等离子体氮化的实验结果 ,并给出了气体成分及配比、时间、温度、偏压等工艺参数对氮化结果的影响。指出在 0 1Pa的工作气压下 ,采用N2 H2混合气体 ,样品温度接近 50 0℃ ,微波功率 2 0 0～ 2 50W ,可在样品表面形成氮化层 ,使样品表面硬度显著提高。改变N2 和H2 比例将改变样品氮化层中ε相和γ′相的比例。样品施加合适的负偏压有利于氮化     

微波ECR等离子体源离子注入法制备DLC薄膜

用微波ECR等离子体源离子注入(PSⅡ)法，在硅片(100)上制备了类金刚石(DLC)薄膜，工作气体采用CH4气体，研究了不同的气体流量对薄膜的影响。对制备的DLC薄膜，用拉曼光谱、FT-IR光谱、AFM以及纳米压痕等手段对化学成分、化学键结构、表面形貌以及硬度等进行了表征。     

采用电子回旋共振微波等离子体增强的溅射沉积薄膜技术

利用高等离子体密度、高电子温度和高离化率的ＥＣＲ微波等离子体增强二极溅射、磁控溅射反应沉积金属氮化物薄膜。实验结果表明，ＥＣＲ微波等离子体具有降低薄膜沉积温度，提高薄膜沉积速率和改善薄膜质量的作用。特别是采用基片施加脉冲负偏压的ＥＣＲ微波等离子体源离子增强反应磁控溅射沉积技术，设备成本低，工艺方法简单，可获得与离子束增强沉积相近的对薄膜结构和特性的改性作用，可制备高质量金属氮化物薄膜。     

电子回旋共振等离子体源的朗谬尔探针诊断

电子回旋共振(ECR)等离子体以其密度高、工作气压低、均匀性好、参数易于控制等优点在超大规模集成电路工艺中获得了广泛的应用.利用朗谬尔探针对ECR等离子体进行了初步的诊断研究,测量了等离子体的单探针伏安特性并计算出电子温度,电子密度和等离子体电势等参量.实验证明,ECR等离子体源能够稳定地产生电子温度较低的高密度等离子体.     

ECR等离子体对硅表面的低温大面积氮化

利用电子回旋共振微波放电氮等离子体对单晶硅表面进行了低温大面积氮化的探索 ,通过样品表征和等离子体成分探测 ,分析讨论了氮化机理。结果表明 ,这种方法可以用于硅表面的低温氮化处理 ,获得大面积的均匀氮化硅表层。     

螺旋波等离子体的实验研究

螺旋波等离子体是一种高密度的低温低气压等离子体。利用一种环绕于玻璃管或石英管外壁的射频天线与磁化等离子体中的右旋极化波的共振 ,可以非常有效地通过朗道吸收加热电子 ,产生高密度等离子体。本文介绍了一种玻璃系统的螺旋波等离子体的发生装置 ,这在国内尚属首次。利用朗廖尔双探针法初步研究了该螺旋波等离子体的特性。估计该等离子体中心区等离子体密度可超过 1× 1 0 12 cm-3 。     

ECR微波等离子体特性的实验研究

着重介绍采用一段真空波导耦合的ECR微波等离子体装置，以及在CH4－H2混合气体放电情况下，诊断了内部等离子体参数，给出了等离子体密度、电子温度、基板鞘附近的空间电位以及在类金刚石膜合成条件下等离子体中的基团情况，同时研究了它们与工艺参数之间的关系。     

ECR微波等离子体氮化铁基材料的参数研究

以纯铁和３８ＣｒＭｏＡｌ为例给出了用电子回旋共振微波等离子体氮化的实验结果，并给出了气体成分及配比，时间，温度，偏压等工艺参数对氮化结果的影响，指出在０．１Ｐａ的工作气压下，采用Ｎ２－Ｈ２混合气体，样品温度接近５００℃微波功率在２００－２５０Ｗ，可在样品表面形成氮化层，使样品表面硬度显提高。改变Ｎ２和Ｈ２比例将改变样品氮化层中ε相和γ′相的比例，样品施加合适的负偏压有利于氮化。     

DMCPS电子回旋共振等离子体沉积的SiCOH低介电常数薄膜结构及物性研究

本文采用电子回旋共振(ECR)等离子体技术和十甲基环五硅氧烷(DMCPS)源开展了SiCOH薄膜的研究工作,获得了介电常数为2.88的SiCOH低介电常数薄膜.薄膜经400℃热处理后,膜厚减小,最大相对变化率小于15%,呈现较好的热稳定性.薄膜在1MV/cm场强下的漏电流为8.9×10-6A/cm2,且场强达到2.5 MV/cm时,未发生击穿现象,具有较优越的绝缘性能.因此,采用ECR-CVD技术和DMCPS源可以制备热稳定性优良的、绝缘性能优越的低介电常数SiCOH薄膜.     

微波ECR等离子体源离子注入法制备DLC薄膜

用微波ECR等离子体源离子注入 (PSII)法 ,在硅片 ( 10 0 )上制备了类金刚石 (DLC)薄膜 ,工作气体采用CH4气体 ,研究了不同的气体流量对薄膜的影响。对制备的DLC薄膜 ,用拉曼光谱、FT IR光谱、AFM以及纳米压痕等手段对化学成分、化学键结构、表面形貌以及硬度等进行了表征