带有容性偏压的感性耦合放电的混合模拟方法及实验验证
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:11875101
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:66.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:A2907.低温等离子体
- 结题年份:2022
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:王友年; 张莹莹; 梁英爽; 薛婵; 李宏; 杜鹏程; 温德奇; 温莹莹; 佟磊;
- 关键词:
项目摘要
Inductively coupled plasma (ICP) sources are being widely used in the semiconductor manufacturing industry, as they are characterized by several advantages, such as high plasma density at low gas pressure, relative simplicity, no requirement for external magnetic fields, and so on. For etching processes, it is important to control the plasma density and ion bombardment energy independently, which is difficult to be realized in purely inductive discharges. Therefore, a bias power is often employed and capacitively coupled to the substrate. In this discharge system, the plasma is generated by the ICP power, which controls the plasma density and ion flux, and the capacitive bias power is used to control the energy of the ions at the substrate. The bias power, which determines the ion energy distribution (IED) at the wafer, has a significant influence on the plasma properties and is, for instance, responsible for the etch rate. Hence, the bias power effect should be systematically investigated, in order to control the discharge process and to optimize the plasma for microelectronics applications. In this project, a hybrid model is developed to investigate the coupling effect between the ICP power and the bias power, especially in reactive gases. To validate the model prediction, the charged particle density, temperature and the ion energy and angle distribution functions are diagnosed by means of Langmuir probes and other diagnosis methods.
感性耦合等离子体源(Inductively coupled plasma,ICP)具有放电气压低、等离子体密度高、均匀性好、低介电损伤等优点,因此被广泛地用于刻蚀工艺中。在等离子体刻蚀过程中,等离子体组分以及轰击到基片表面的离子能量-角度分布,是影响刻蚀工艺的两个至关重要的因素。为了实现对等离子体组分及轰击到基片表面的离子能量-角度分布的独立控制,人们提出了在ICP源的基片台上施加一个容性偏压。本项目将针对工艺中使用的复杂反应性气体,建立一套面向整个系统(从外界射频电源、外界匹配网络,到放电腔室、基片台及偏压电源)的多物理、化学场的混合模型,较全面地考虑不同外界因素对实际放电过程的影响。通过采用不同类型的偏压波形,重点考察偏压源参数对等离子体特性的影响,为提高刻蚀过程的速率和选择性、优化刻蚀工艺提供科学依据。最后,将模拟结果与实验诊断相比较,进一步验证模型的可靠性。
结项摘要
本项目的主要工作是针对刻蚀工艺中采用的感性耦合等离子体源,建立了包含等离子体模块、电磁场模块、偏压鞘层模块、离子蒙特卡洛碰撞模块等的混合模型,实现了对带有偏压源的感性耦合放电过程的自恰模拟。尤其是在等离子体模块中,可根据模拟需求选择适合的模型,如整体模型、双极扩散模型、流体力学模型和流体/电子蒙特卡洛碰撞混合模型。采用上述混合模型,系统研究了不同的放电条件(如气压、线圈功率、气体组分等)下,偏压源参数(如频率、偏压幅值、相位角等)对等离子体加热过程、放电模式、等离子体组分、等离子体径向均匀性、基片表面的离子能量角度分布的调控。结果表明在不同的线圈功率下,偏压幅值对等离子体组分的调控作用有所不同。当采用双频偏压源时,通过改变相对相位角,离子通量小幅振荡,离子平均能量得到了显著调控。此外,基片表面的离子能量分布是不均匀的,即放电中心处的能峰宽度更宽。这主要是由于径向边缘处的等离子体密度较低,鞘层较厚,因此离子渡越鞘层的时间较长。偏压源不仅会影响基片表面的离子能量角度分布,还会调制等离子体的径向均匀性。结果表明随着偏压幅值的增加,腔室中心处的电子密度下降,而径向边缘处的电子密度上升,等离子体的径向均匀性变好。尤其是当偏压频率为27.12 MHz时,偏压源对等离子体空间分布的调制作用更加明显。部分模拟结果与实验测量数据进行了对比,验证了模型的可靠性。本项目所取得的研究成果可以为优化刻蚀工艺,提供理论依据。
项目成果
期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Modulation of the plasma uniformity by coil and dielectric window structures in an inductively coupled plasma
电感耦合等离子体中线圈和介电窗结构对等离子体均匀性的调制
- DOI:10.1088/2058-6272/ac0c6b
- 发表时间:2021
- 期刊:Plasma Science and Technology
- 影响因子:1.7
- 作者:Sun Xiaoyan;Zhang Yuru;Ye Jing;Wang Younian;He Jianxin
- 通讯作者:He Jianxin
Hybrid simulation of radio frequency biased inductively coupled Cl-2 plasmas
射频偏置电感耦合 Cl-2 等离子体的混合模拟
- DOI:10.1063/5.0048522
- 发表时间:2021
- 期刊:Physics of Plasmas
- 影响因子:2.2
- 作者:Tong Lei;Zhang Yu-Ru;Huang Jia-Wei;Zhao Ming-Liang;Wen De-Qi;Song Yuan-Hong;Wang You-Nian
- 通讯作者:Wang You-Nian
Complex transients of input power and electron density in pulsed inductively coupled discharges
脉冲电感耦合放电中输入功率和电子密度的复杂瞬态
- DOI:10.1063/1.5114661
- 发表时间:2019
- 期刊:Journal of Applied Physics
- 影响因子:3.2
- 作者:Gao Fei;Lv Xiang Yun;Zhang Yu Ru;Wang You Nian
- 通讯作者:Wang You Nian
Effect of radio frequency bias on plasma characteristics of inductively coupled argon discharge based on fluid simulations
基于流体模拟的射频偏压对电感耦合氩气放电等离子体特性的影响
- DOI:10.1088/1674-1056/ab9436
- 发表时间:2020
- 期刊:Chinese Physics B
- 影响因子:1.7
- 作者:Xiao-Yan Sun;Yu-Ru Zhang;Sen Chai;You-Nian Wang;Yan-Yan Chu;Jian-Xin He
- 通讯作者:Jian-Xin He
A fast hybrid simulation approach of ion energy and angular distributions in biased inductively coupled Ar plasmas
偏置电感耦合 Ar 等离子体中离子能量和角分布的快速混合模拟方法
- DOI:10.1088/2058-6272/acb52c
- 发表时间:2023-01
- 期刊:Plasma Science and Technology
- 影响因子:1.7
- 作者:Mingliang Zhao;Yuru Zhang;Fei Gao;Younian Wang
- 通讯作者:Younian Wang
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--"}}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--" }}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--"}}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
相位角对容性耦合电非对称放电特性的影响
- DOI:10.7498/aps.67.20181400
- 发表时间:2018
- 期刊:物理学报
- 影响因子:--
- 作者:胡艳婷;张钰如;宋远红;王友年
- 通讯作者:王友年
Bulk plasma fragmentation in a C4F8 inductively coupled plasma: A hybrid model study
C4F8 电感耦合等离子体中的大量等离子体碎裂:混合模型研究
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:Journal of Applied Physics
- 影响因子:3.2
- 作者:张钰如;高飞;王友年;Annemie Bogaerts
- 通讯作者:Annemie Bogaerts
Equivalent circuit effects on mode transitions in H2 inductively coupled plasmas
H2 电感耦合等离子体中模式转换的等效电路效应
- DOI:10.1063/1.4917335
- 发表时间:2015-04
- 期刊:Physics of Plasmas
- 影响因子:2.2
- 作者:张钰如;高飞;李学春;王友年
- 通讯作者:王友年
基于球形网格划分的二值化点云特征描述子
- DOI:10.11990/jheu.202110001
- 发表时间:2022
- 期刊:哈尔滨工程大学学报
- 影响因子:--
- 作者:周唯;杨东永;胡国欣;张国强;张钰如
- 通讯作者:张钰如
其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--" }}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--"}}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--" }}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}

内容获取失败,请点击重试

查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:
AI项目摘要
AI项目思路
AI技术路线图

请为本次AI项目解读的内容对您的实用性打分
非常不实用
非常实用
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
您认为此功能如何分析更能满足您的需求,请填写您的反馈:
张钰如的其他基金
面向高深宽比刻蚀工艺的超低频容性耦合等离子体源的特性研究
- 批准号:12275041
- 批准年份:2022
- 资助金额:55.00 万元
- 项目类别:面上项目
面向高深宽比刻蚀工艺的超低频容性耦合等离子体源的特性研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:55 万元
- 项目类别:面上项目
射频容性耦合等离子体放电中电非对称效应机理的研究
- 批准号:11405019
- 批准年份:2014
- 资助金额:30.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似国自然基金
{{ item.name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 批准年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}
相似海外基金
{{
item.name }}
{{ item.translate_name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 财政年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}