Математическое моделирование плазмохимических технологий микроэлектроники

Математическое моделирование технологических процессов плазмохимического травления является одним из перспективных направлений развития современных технологий микроэлектроники. Для описания технологических процессов плазмохимического травления предложена обобщенная физико-математическая модель, соответствующая современным направлениям в моделировании производства микроэлектронных схем и позволяющая исследовать тонкие физические эффекты плазменного травления, включающие тепловое излучение многоатомных молекул, эффекты разреженности, термодиффузии, многокомпонентную кинетику химических реакций. Приведены эффективные численные алгоритмы решения уравнений многокомпонентной гидродинамики и ВЧ-разряда в гидродинамическом приближении с использованием современных суперкомпьютерных технологий. На основе предложенной модели для реакторов индивидуального травления выполнено численное моделирование плазмохимического травления кремния в тетрафторметане с применением бинарной модели кинетики, раскрывающее основные механизмы плазмохимической технологии, в том числе в условиях неизотермичности и разреженности рабочей среды. Для реактора радиальной схемы выполнено сравнение распространенных моделей химической кинетики травления кремния в тетрафторметане. Представлены результаты по управлению скоростью травления кремния в смесях CF₄/O₂ и CF₄/H₂ с использованием многокомпонентных моделей плазмохимических кинетик, воспроизводящих в расчетах экспериментально наблюдаемые кинетические эффекты, в частности, эффект гистерезиса в CF₄/O₂ и процесса полимеризации в CF₄/H₂. Исследовано влияние структуры ВЧ-разряда на процесс плазмохимической обработки кремния в CF₄/O₂.