使用发射光谱对感应耦合CF4CH4等离子体中C2基团形成机理的研究.pdfVIP

第54卷第4期2005年4月 物 理学 报 1000．-3290／2005／54(04)／1653．-06 ACTAPHYSICASINICA ⑥2005 Chin．Phys．Soc． 使用发射光谱对感应耦合CF4／CH4等离子体中 C2基团形成机理的研究* 黄 松 辛 煜 宁兆元 (苏州大学物理科学与技术学院、薄膜材料江苏省重点实验室，苏州215006) (2004年5月11日收到；2004年12月2日收到修改稿) 利用强度标定的发射光谱法，研究了感应耦合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c：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 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 反应模型，据此进行的模拟计算的结果与实验相符． 关键词：发射光谱，感应耦合等离子体，C：基团 PACC：5270，5275 题；此外，发射光谱也被广泛地用于探测碳氟等离子 1．引 言 蚀选择性，经常将cI-I,作为一个调节因素加到碳氟 等离子体刻蚀和沉积是超大规模集成电路生产 等离子体中{27，使它成为碳氟氢等离子体．我们发 中的关键工艺．如Si，SiO：以及si，N4等的刻蚀通常在 现，在碳氟氢等离子体的放电过程中所形成的基团 碳氟等离子体中进行¨’2|，再如碳氟等离子体被用来 成分除了大家常规关注的F原子和CF。，CH。基团 沉积氟化非晶碳薄膜，它有可能作为下一代超大规 外，C：基团成分不能忽略¨3|．在使用单碳的CH4气 模集成电路中的层间绝缘材料b_o．在这些应用 体的等离子体放电生长金刚石薄膜时，C，基团被认 中，等离子体的产生方式及其动力学行为将直接地 为是一个重要的前驱体’14’坫1．可以说C，基团会或多 影响材料的刻蚀效果或者所沉积的薄膜性质．因 此，深刻认识碳氟等离子体的动力学尤其是等离子 或少地存在于含碳的放电等离子体中．在文献[13] 体中的基团产生与碰撞复合行为是至关重要的． 中，我们着重研究了存在于微波电子回旋共振 目前，在碳氟等离子体中研究较多的基团当属 (ECR)的碳氟氢等离子体中的c，基团与薄膜的沉积 F原子和CF。(戈=1，2，3)基团№1．被人们普遍接受的 及其光学性质的依赖关系，然而并没有给出C：的形 一个观点就是F原子主要是用来对Si基材料进行 成机制． 刻蚀，而CF。基团则主要刻蚀SiO：介质，因此针对F 本实验使用发射光谱(OES)仪观测了感应耦合 原子和CF。基团的研究较多．如文献[7，8]分别利 用质谱和紫外吸收光谱研究了cF4等离子体中F和 cF。基团的动力学问题；文献[9]借助激光诱导荧光发射光谱法(AOES)测量了等离子体空间基团的相 光谱研究了CFd等离子体中cF基团的空间分布问对密度．待测基团的相对密度可以由下式得到： 。国家自然科学基金(批准号10305008)资助的课题