SIMULATION OF NANOSCALE ROUGHNESS EVOLUTION OF SILICON SURFACES UNDER CHLORINE PLASMAS

Διπλωματική Εργασία uoadl:2701773 259 Αναγνώσεις

Μονάδα:
Κατεύθυνση Τεχνολογίας Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων
Πληροφορική
Ημερομηνία κατάθεσης:
2018-03-16
Έτος εκπόνησης:
2018
Συγγραφέας:
Αντωνίου Ηρώ-Μαρία
Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΚΟΚΚΟΡΗΣ, ΣΥΝΕΡΓΑΖΟΜΕΝΟΣ ΕΡΕΥΝΗΤΗΣ, ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΝΑΝΟΕΠΙΣΤΗΜΗΣ & ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ, ΕΚΕΦΕ "ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ"
Πρωτότυπος Τίτλος:
SIMULATION OF NANOSCALE ROUGHNESS EVOLUTION OF SILICON SURFACES UNDER CHLORINE PLASMAS
Γλώσσες εργασίας:
Αγγλικά
Μεταφρασμένος τίτλος:
ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΕΞΕΛΙΞΗΣ ΝΑΝΟΤΡΑΧΥΤΗΤΑΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΩΝ ΠΥΡΙΤΙΟΥ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΕΓΧΑΡΑΞΗ ΜΕ ΠΛΑΣΜΑ ΧΛΩΡΙΟΥ
Περίληψη:
Στην παρούσα εργασία αναπτύσσεται μοντέλο επιφανειακής χημείας που περιγράφει την εγχάραξη Πυριτίου σε πλάσμα Χλωρίου. Το μοντέλο ενσωματώνεται σε πλαίσιο προσομοίωσης Monte Carlo (MC) με στόχο την πρόβλεψη του ρυθμού εγχάραξης και της νανοτραχύτητας επιφανειών Πυριτίου. Στο μοντέλο λαμβάνονται υπόψη όλοι οι μηχανισμοί εγχάραξης, δηλαδή η υποβοηθούμενη από ιόντα εγχάραξη, η ιονοβολή καθώς και η χημική εγχάραξη. Ωστόσο, υπό τις συνθήκες των μετρήσεων και των υπολογισμών που παρουσιάζονται σε αυτή την εργασία, η υποβοηθούμενη από ιόντα εγχάραξη είναι ο κυρίαρχος μηχανισμός. Γι’ αυτό και η κρίσιμη παράμετρος για την ακρίβεια των υπολογισμών είναι η απόδοση εγχάραξης της υποβοηθούμενης από ιόντα εγχάραξης (ο αριθμός των ατόμων του υποστρώματος που απομακρύνονται ανά προσπίπτον ιόν).
Η χρησιμοποίηση σχέσης από τη βιβλιογραφία για την απόδοση εγχάραξης οδηγεί σε αποτελέσματα που αποκλίνουν σημαντικά από τις πειραματικά μετρούμενες τιμές για το ρυθμό εγχάραξης. Η απόκλιση αποδίδεται στο γεγονός ότι οι σχέσεις για την απόδοση εγχάραξης που συναντώνται στη βιβλιογραφία είναι φαινομενολογικές ή «μακροσκοπικές». Η «μακροσκοπική» απόδοση εγχάραξης εμπεριέχει την καθαρή επίδραση από όλες τις επιφανειακές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένων της επαναπόθεσης των προϊόντων εγχάραξης και της γωνιακής εξάρτησης της εγχάραξης. Η «μακροσκοπική» απόδοση εγχάραξης δεν αποτελεί ορθή επιλογή για το πλαίσιο προσομοίωσης MC που διαχειρίζεται ξεχωριστά κάθε επιφανειακή διεργασία και όχι την καθαρή επίδρασή τους. Για το πλαίσιο MC απαιτείται μία «νανοσκοπική» απόδοση εγχάραξης η οποία θα αναπαράγει τη(ο) «μακροσκοπική(ό)» απόδοση (ρυθμό) εγχάραξης. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας, η «νανοσκοπική» απόδοση εγχάραξης του κυρίαρχου μηχανισμού εγχάραξης προκύπτει από προσαρμογή του ρυθμού εγχάραξης που υπολογίζεται από το πλαίσιο Monte Carlo σε διαθέσιμες από πειράματα μετρήσεις για ενέργεια ιόντων ίση με 100 eV. Στη συνέχεια, γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων του πλαισίου με μετρήσεις του ρυθμού εγχάραξης και της τραχύτητα σε εύρος ενέργειας ιόντων 50 με 500 eV.
Το πλαίσιο MC αναπαράγει επιτυχώς την πειραματικά μετρούμενη εξάρτηση του ρυθμού εγχάραξης από την ενέργεια ιόντων για ενέργειες μέχρι περίπου 300 eV. O ρυθμός εγχάραξης υπερεκτιμάται για ενέργειες ιόντων υψηλότερες των 350 eV. Αυτή η υπερεκτίμηση μπορεί να οφείλεται α) στην παραδοχή πλήρως χλωριωμένης επιφάνειας που ενδέχεται ωστόσο να μην ισχύει στις περιπτώσεις των υψηλών ενεργειών ιόντων και β) στην αλλαγή της σύστασης των ιόντων που φθάνουν στην επιφάνεια η οποία δε λαμβάνεται υπόψη. Όσον αφορά στην rms (root mean square) τραχύτητα, αν και οι απόλυτες τιμές υπερεκτιμώνται, η συμπεριφορά της rms τραχύτητας συναρτήσει της ενέργειας των ιόντων ακολουθεί τις μετρήσεις στην περίπτωση όπου το φαινόμενο της επαναπόθεσης των προϊόντων εγχάραξης είναι έντονο. Η υπερεκτίμηση αυτή μπορεί να οφείλεται σε υποεκτίμηση της πιθανότητας προσκόλλησης των ιόντων στην επιφάνεια.
Κύρια θεματική κατηγορία:
Τεχνολογία – Πληροφορική
Λέξεις-κλειδιά:
τραχύτητα σε νανοκλίμακα, Πυρίτιο, μαθηματική προτυποποίηση, προσομοίωση, εγχάραξη υποβοηθούμενη από ιόντα, Μόντε Κάρλο
Ευρετήριο:
Ναι
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
4
Εικονογραφημένη:
Ναι
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
69
Αριθμός σελίδων:
46
Irw_Thesis_10_12032018_gkok2 (3)_reviewed.pdf (912 KB) Άνοιγμα σε νέο παράθυρο