Luận án Xác định các thuộc tính plasma ion hóa yếu trong va chạm electron của phân tử khí TRIES và khả năng ứng dụng trong công nghệ chế tạo vi mạch

Tên luận án:

XÁC ĐỊNH CÁC THUỘC TÍNH PLASMA ION HÓA YẾU TRONG VA CHẠM ELECTRON CỦA PHÂN TỬ KHÍ TRIES VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VI MẠCH

Ngành:

Kỹ thuật điện tử

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Ngày nay, công nghệ xử lý plasma đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là sản xuất vi mạch tích hợp. Việc ước tính và đánh giá các tham số plasma là cần thiết để tối ưu hóa quy trình. Một trong những dữ liệu quan trọng là các bộ tiết diện va chạm electron và các hệ số chuyển động electron trong chất khí. Luận án này giải quyết khoảng trống nghiên cứu về các thông số kỹ thuật của khí TRIES khi xảy ra phóng điện, đặc biệt là hiện tượng vật lý giữa electron với các phân tử khí TRIES cùng hỗn hợp của nó với các chất khí khác, nhằm xây dựng mô hình plasma ứng dụng trong công nghệ chế tạo vi mạch điện tử.

Mục tiêu nghiên cứu bao gồm việc xác định bộ tiết diện va chạm electron thích hợp của phân tử khí TRIES dạng hợp chất hữu cơ khi phóng điện để định hướng ứng dụng tạo nguồn plasma, và xác định các thuộc tính plasma ion hóa yếu trong va chạm electron của TRIES cùng hỗn hợp của nó với các khí khác (O2, Ar, Kr, Xe, He, Ne). Các thuộc tính này bao gồm vận tốc va chạm, hệ số chuyển động ngang và dọc, hệ số ion hóa, và hệ số kết hợp, nhằm xem xét khả năng ứng dụng của phân tử khí TRIES cũng như hỗn hợp của nó với các chất khí khác trong công nghệ chế tạo vi mạch. Đối tượng nghiên cứu là hiện tượng phóng điện trong chất khí, các chất khí nguyên chất và hỗn hợp khí được dùng làm nguồn tạo plasma trong giai đoạn tạo ngưng tụ SiO2 trong công nghệ chế tạo vật liệu màng mỏng.

Luận án được thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết và tính toán mô phỏng sử dụng phần mềm chuyên dụng, áp dụng phương trình xấp xỉ bậc hai Boltzmann và phương pháp Monte-Carlo. Các kết quả chính đã xác định chính xác bộ tiết diện va chạm electron của phân tử khí TRIES và các thuộc tính plasma ion hóa yếu của TRIES và hỗn hợp của nó với các khí O2, Ar, Kr, Xe, He, Ne. Những kết quả này cung cấp dữ liệu đầu vào quan trọng cho mô hình plasma ứng dụng trong công nghệ chế tạo vi mạch, góp phần định hướng ứng dụng TRIES làm tiền chất để khắc plasma và lắng đọng màng mỏng nhanh hơn, không bị lỗi, và thu nhỏ kích thước linh kiện.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án
  • 2. Mục tiêu nghiên cứu
  • 3. Đối tượng nghiên cứu
  • 4. Nội dung nghiên cứu
  • 5. Phương pháp nghiên cứu
  • 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
  • 7. Bố cục của luận án

• CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ PLASMA TRONG KỸ THUẬT VI ĐIỆN TỬ

  • 1.1 Giới thiệu tổng quan về plasma trong chế tạo vi mạch điện tử
    • 1.1.1 Plasma là gì?
      • a. Plasma
      • b. Phân loại plasma
        • *Plasma nóng
        • *Plasma không nóng
    • 1.1.2 Một số dạng phóng điện tạo plasma
      • a. Phóng điện phát sáng một chiều (DC)
      • b. Phóng điện RF
    • 1.1.3 Va chạm trong plasma
  • 1.2. Sự cần thiết plasma trong vi mạch điện tử
    • 1.2.1. Quá trình plasma trong vi mạch điện tử
    • 1.2.2. Ứng dụng lắng đọng hơi hóa học tăng cường plasma TRIES trong chế tạo vi mạch điện tử
  • 1.3. Phần mềm sử dụng bộ tiết diện va chạm để mô phỏng các mô hình plasma
  • 1.4 Tiết diện va chạm của các electron trong phóng điện khí
  • 1.5 Các hệ số chuyển động của các electron trong phóng điện khí
  • 1.6 Tính chất vật lý, hóa học của các chất khí
    • 1.6.1 Khí TRIES (Triethoxysilane)
    • 1.6.2 Khí Oxy (O2)
    • 1.6.3 Khí Argon (Ar)
    • 1.6.4 Khí Krypton (Kr)
    • 1.6.5 Khí Xenon (Xe)
    • 1.6.6 Khí Helium (He)
    • 1.6.7 Khí Neon (Ne)
  • 1.7 Các bộ tiết diện va chạm electron trong các phân tử khí O2 và các nguyên tử khí Ar, Kr, Xe, He, Ne
    • 1.7.1 Bộ tiết diện va chạm electron trong phân tử khí O2
    • 1.7.2 Bộ tiết diện va chạm electron trong nguyên tử khí Ar
    • 1.7.3 Bộ tiết diện va chạm electron trong nguyên tử khí Kr
    • 1.7.4 Bộ tiết diện va chạm electron trong nguyên tử khí Xe
    • 1.7.5 Bộ tiết diện va chạm electron trong nguyên tử khí He
    • 1.7.6 Bộ tiết diện va chạm electron trong nguyên tử khí Ne
  • 1.8 Kết luận chương 1

• CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU

  • 2.1 Phương trình xấp xỉ bậc hai Boltzmann
  • 2.2 Phương trình liên tục
    • 2.2.1 Lời giải phương trình Boltzmann
    • 2.2.2 Các bước trong tính toán lý thuyết và các giả thiết khi thực hiện tính toán
  • 2.3 Phương pháp Monte - Carlo
  • 2.4 Phương pháp đám electron
  • 2.5 Kết luận chương 2

• CHƯƠNG 3: CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

  • 3.1 Xác định bộ tiết diện va chạm electron trong phân tử khí TRIES
  • 3.2 Các hệ số chuyển động electron của hỗn hợp khí TRIES với O2, Ar, Kr, Xe, He và Ne
    • 3.2.1 Vận tốc chuyển động của electron (W)
    • 3.2.2 Các hệ số khuếch tán theo chiều dọc mật độ đặc trưng và tỷ lệ của hệ số khuếch tán theo chiều dọc với độ linh động của electron (NDL và DL/μ)
    • 3.2.3 Các hệ số ion hóa do va chạm (α/N)
  • 3.3 Kết luận chương 3

• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

  • 1. Những kết quả chính đã đạt được của luận án
  • 2. Những đóng góp mới của luận án
  • 3. Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo