MAPS仿真软件平台设计和应用

发布时间：2017-07-05 11:15

  本文关键词：MAPS仿真软件平台设计和应用

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【摘要】：低温等离子体放电技术已广泛地应用于半导体芯片刻蚀和薄膜沉积工艺中。工艺腔室中等离子体状态的变化在很大程度上要受到多个外界参数(电源参数、工艺腔室尺寸和工艺气体的参数)的控制,在时间和空间上表现出高度的非线性,这种等离子体的复杂行为给等离子体工艺腔室的物理设计及等离子体状态的实验诊断都带来了极大的挑战和困难。借助等离子体仿真软件进行模拟计算,不仅可以为新一代等离子体工艺腔室的物理设计提供科学依据,缩短研发周期以及降低经济成本,同时对从深层次上理解工艺腔室中等离子体的复杂行为也具有重要的科学价值。为适应我国等离子体工艺发展的需求,我们课题组研制了一套具有自主知识产权的等离子体源多物理场分析仿真软件MAPS。在第一章,简单介绍了等离子体技术在半导体中的工业应用和几种等离子体工艺源(容性耦合等离子体源,感性耦合等离子体源和微波等离子体源等),以及在设计工艺等离子体腔室设计时对等离子体仿真的需求。在第二章,分别对两种面向工艺腔室的低温等离子体商业仿真软件COMSOL和PEGASUS的功能及模块进行了简单介绍,包括其仿真原理和数值方法。在第三章,详细地介绍了MAPS软件的前后端处理平台设计,系统地展示了MAPS软件前后端处理的各个模块功能,页面设计和建模流程,并对其求解器的三种模拟方法(流体力学方法,粒子蒙卡方法和整体模型方法)进行了阐述。在第四章,利用MAPS软件对容性放电和感性放电过程进行仿真,并与商业软件PEGASUS的仿真结果进行比较,以验证MAPS软件仿真结果的可靠性。结果表明,两种软件给出的电子密度、等离子体电势在空间分布和量级上都符合得较好,电子密度随着频率和气压的增加而线性地增加,两种软件随外界参数变化的响应趋势也基本一致。
【关键词】：等离子体工艺腔室 MAPS软件 PEGASUS软件 容性耦合等离子体
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O53
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 等离子体介绍8
• 1.2 低温等离子体与微电子工业8-10
• 1.3 低温等离子体源简述10-13
• 1.3.1 容性耦合等离子体源10-12
• 1.3.2 感应耦合等离子体源12
• 1.3.3 微波等离子体源12-13
• 1.4 工业上对等离子体仿真的需求13-16
• 1.5 本文研究内容和结构安排16-17
• 2 应用于等离子体仿真的商业软件17-23
• 2.1 COMSOL Multiphysics软件17-20
• 2.1.1 COMSOL软件简介17
• 2.1.2 COMSOL的等离子体模块17-20
• 2.2 PEGASUS软件20-22
• 2.2.1 PEGASUS软件简介20-21
• 2.2.2 PEGASUS的等离子体模块21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 3 MAPS仿真软件平台设计23-40
• 3.1 MAPS软件向导23-24
• 3.2 MAPS选择模块24-26
• 3.3 MAPS前处理模块26-31
• 3.4 MAPS后处理模块31-32
• 3.5 MAPS理论模型32-39
• 3.5.1 MAPS的流体力学模型32-37
• 3.5.2 MAPS的PIC/MCC模型37-39
• 3.5.3 MAPS的整体模型39
• 3.6 本章小结39-40
• 4 MAPS与PEGASUS的仿真结果对比40-51
• 4.1 容性耦合等离子体40-46
• 4.1.1 电子密度二维空间分布40-42
• 4.1.2 轴向电势分布42-43
• 4.1.3 等离子体电势二维空间分布43
• 4.1.4 频率对等离子体特征参量的影响43-45
• 4.1.5 电压对等离子体特征参量的影响45-46
• 4.2 感性耦合等离子体46-50
• 4.2.1 电子密度二维空间分布47-49
• 4.2.2 电势二维空间分布49
• 4.2.3 轴向电子密度分布49-50
• 4.3 本章小结50-51
• 结论51-52
• 参考文献52-55
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况55-56
• 致谢56-57

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