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N_2-Ar混合射频放电的等离子体特性研究

孙倩  张连珠  
【摘要】:N_2-Ar射频放电等离子体广泛应用于微电子工业的刻蚀、气相沉积、氮化物薄膜的制备及金属表面氮化技术等领域。通常在氮气中掺入其它种类气体,可以改善氮气放电的特性,提高氮粒子的活性。本文开发了N_2-Ar混合气体容性耦合射频放电PIC/MCC自洽模型,模型主要描述了e,N_2~+,N~+,Ar~+等主要带电粒予的行为分布。等离子体的碰撞过程分别考虑了带电粒子(e,N_2~+,N~+,Ar~+)与基态中性N2分子和Ar分子的弹性碰撞,电荷交换碰撞,振动激发碰撞,电子激发碰撞,电离碰撞,离解碰撞,离解电离碰撞等24种碰撞反应过程。模拟结果包括:在掺氩比例为10%时,各种粒子(e,N_2~+,N~+,Ar~+)数密度和平均能量的空间分布:离子(N_2~+,N~+,Ar~+)轰击RF电极的能量分布,并与纯氮气容性耦合射频放电情况进行了比较。结果表明,无论在N2-Ar混合气体容性耦合射频放电中还是在N2容性耦合射频放电中,各种粒子的数密度都是在等离了体区达到最大值;在N2-Ar混合气体容性耦合射频放电中,N_2~+,N~+,Ar~+在射频电极处的能量都以低能粒子和中能粒子居多,高能粒子较少。本工作为认识N_2-Ar射频放电等离子体过程微观机理具重要意义。

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