Кинетика и механизмы образования и гибели атомов водорода в низкотемпературной водород-аргоновой плазме

• Автор: Исляйкин, Андрей Михайлович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. Литературный обзор.

1.1. Некоторые прикладные аспекты применения водородной и водородсодержащей плазмы

1.2. Методы измерения концентрации атомов и вероятностей их гйбели

в плазме и послесвечении.

1.3. Обзор экспериментальных данных по концентрациям атомов водорода и кинетике их гибели в плазме чистого водорода и его смесях

с другими газами.

Заключение.

2. Методическая часть

2.1. Экспериментальные установки

2.2. Измерение электрофизических характеристик плазмы
2.3. Измерение температуры газа
2.4. Определение вероятности гетерогенной рекомбинации атомов водорода в зонах разряда и послесвечения.
2.4.1. Струевая методика.
2.4.2. Модуляционная методика
2.5. Измерение концентрации атомов водорода
2.5.1. Спектр ЭПР атомов водорода и методика его обработки
2.5.2. Измерение абсолютных концентраций атомов водорода
2.5.3. Метод эмиссионной спектроскопии.
2.6. Уравнение Больцмана и метод его решения.
2.7. Уравнения, описывающие кинетические закономерности образования и гибели колебательных уровней основного состояния молекул водорода в плазме смеси Н2Аг
3. Влияние состава смеси Н2 Аг на электрофизические параметры плазмы и коэффициенты скоростей гетерогенной рекомбинации атомов водорода.
3.1. Результаты измерений и расчетов электрофизических параметров плазмы положительного столба разряда в смесях Н2Аг
3.1.1. Температура газа. Напряженность продольного электрического поля.
3.1.2. Концентрации и энергетические распределения электронов
3.1.3. Потоки ионов и УФ квантов на поверхность реактора.
3.2. Рекомбинация атомов водорода на поверхности электровакуумного стекла и меди
3.2.1. Зона послесвечения
3.2.2. Зона плазмы.
Заключение
4. Механизмы образования атомов водорода в низкотемперату рной плазме смеси Н2 Аг переменного состава
4.1. Экспериментальные данные по концентрациям атомов водорода в плазме смеси Н2Аг
4.2. Анализ процессов образования и гибели атомов водорода
в плазме смеси Н2Аг.
4.3. Анализ влияния условий и состава плазмообразующего газа на концентрации метастабильных частиц.
4.2. Анализ функций распределения молекул Н2 Х3 по колебательным уровням.
4.4. Анализ возможных каналов образования атомов водорода
Заключение
Основные результаты и выводы.
Литература


Так, в работе предложен новый способ проведения процесса диффузии золота в германии, основанный на локальном стимулировании примеси в полупроводниках. Кристаллы с нанесенным на них тонким слоем золота помешались в атмосферу частично диссоциированного в разряде водорода на время до 4 с. При этом наблюдалась диффузия Аи в полупроводниковые образцы на глубину до 0 нм, причем температура последних не превышала 0 К. В последнее время широкое развитие приобрел процесс стимулированного плазмой осаждения пленок переходных металлов и их силицидов. Так, исследования, проведенные авторами , , показали возможность получения сравнительно чистых пленок вольфрама осаждением в тлеющем ВЧразряде из смеси и Нг В этих работах использовался реактор с параллельными электродами и радиальным протеканием газа частота составляла 4. МГц, давление Па. Чистый 6 непригоден для использования в стимулированных плазмой процессах осаждения вольфрама изза того, что при температуре подложки свыше С преобладает травление, а не осаждение слоя. X x е. Если атомы фтора не удазяются из зоны реакции, или не связываются какимлибо методом, то происходит травление . Н Б НР , ДН8 6. Н ТХ. НР. Добавление водорода позволяет использовать повышенную температуру подложки, что обеспечивает рост гладких пленок вольфрама без сквозных проколов. Однако скорость осаждения уменьшается при увеличении концентрации водорода в плазме вследствие разбавления вольфрамсодержащего агента. Как было показано выше, добавка водорода в плазму фторуглеродных газов уменьшает концентрацию атомов фтора, а, следовательно, увеличивает концентрацию ненасыщенных фторуглеродных частиц, которые проявляют тенденцию к полимеризации на поверхности кремния. В принципе, соответствующей добавкой водорода можно превратить процесс травления материалов в плазме СР4 и С2Р6 в процесс осаждения полимерных пленок на их поверхности . Небольшие до добавки Н2 к плазме фторуглеродного газа, резко уменьшающие скорость травления кремния, не оказывают заметного влияния на скорость травления БЮг, поскольку выделяющийся при травлении кислород связывает атомы водорода, препятствуя его реакции с фтором, а также удаляет полимерные пленки с поверхности. Может быть предложен и другой механизм влияния водорода в плазме образуются метастабильные атомы водорода время жизни более 0. НР, более эффективно взаимодействующих с соединениями кремния БЮ2, зЫ4, чем с чистым кремнием. В качестве примера здесь можно привести следующее. При травлении алюминия в хлорсодержащем газе небольшие количества хлорсодержащих веществ, включая гигроскопичный А1С1з, остаются на поверхности образцов. При взаимодействии с влагой атмосферы в результате гидролиза этих веществ образуются небольшие количества соляной кислоты, вызывающей коррозию алюминия. Для ослабления этого эффекта после травления проводится обработка пластин в плазме Н2, в ходе которой происходит эффективное восстановление хлоридов атомарным водородом, образующимся в разряде . Попытки использования низкотемпературной плазмы Н2 как самостоятельной травящей среды не прекращаются на протяжении нескольких десятилетий. Так, авторами работы в водородной плазме проводилось травление топологического рисунка в трехслойной маске полиимидным резистом и нитридом кремния в качестве защитного слоя. В реакторе с параллельными электродами при частоте МГц и давлении ниже Па подтравливания не наблюдалось, но скорость травления была низкой нммин. В ряде исследований низкотемпературная плазма на основе чистого водорода была использована для травления кремния , , 8Ю2 , Р, . Травлению подвергали также Аб, 8е, Те . В результате работы авторами было установлено, что скорость травления может достигать 0 нммин. В большинстве работ величины скоростей травления не приводились, но констатировалось, что они были очень низкими. Для достижения заметных скоростей травления авторами предлагалось повысить температуру образцов. При плазмохимическом травлении полупроводниковых структур и некоторых металлов в настоящее время широко применяются различные галогены и галогенсодержащие газы, особое место среди которых занимают фреоны , , , .