
- •2.Место и роль плазменных процессов в технологии микроэлектроники.
- •4.Сечение процесса. Функция распределения электронов по энергиям и определяющие ее параметры. Л1(§1.3, подробности про ур. Больцмана можно опустить), лекции
- •5. Гибель (рекомбинация) нейтральных и заряженных частиц. Л1(§1.4, в конце. Вся математика нужна!), лекции
- •6.Транспорт активных частиц плазмы. Амбиполярная диффузия.
- •7.Транспорт активных частиц плазмы. Плавающий потенциал.
- •15. Способы генерации плазмы. Сравнительная характеристика различных систем.
- •16. Плазменное травление: область применения, типовые реакторы, зависимости скорости от внешних параметров процесса.
- •17 Радикальное травление: область применения, типовые реакторы, зависимости скорости от внешних параметров процесса
- •18 Ионно-плазменное травление: область применения, типовые реакторы, зависимости скорости от внешних параметров процесса.
- •19 Реактивное ионно-плазменное травление: область применения, типовые реакторы, зависимости скорости от внешних параметров процесса.
- •20 Стимулированное травление: область применения, типовые реакторы, зависимости скорости от внешних параметров процесса.
- •21 Методы контроля параметров плазмы и процессов плазменного травления.
6.Транспорт активных частиц плазмы. Амбиполярная диффузия.
Л1(§1.5, 1.6), лекции
При наличии электрического поля на хаотическое движение заряженных частиц накладывается направленное движение вдоль силовых линий поля. При этом вследствие столкновений электронов и ионов с атомами газа направленное движение происходит с некоторой средней скоростью, зависящей от напряжённости электрического поля. Установим характер этой зависимости. Пусть в некотором объёме движется электрон с хаотической тепловой скоростью υ0 . При длине свободного пробега электрона λe время пробега τ составит τ λe υ0 . За время τ сила электрического поля F −eE сместит электрон на расстояние Δx в направлении поля. Столкнувшись затем с атомом газа, электрон изменит направление своего движения. Полагая все направления движения после столкновения равновероятными, можно считать, что после столкновения скорость электрона в направлении поля равна нулю. Тогда величина Δx может быть найдена из уравнения равноускоренного движения:
Выражая
ускорение α
через силу F
и массу электрона me
по
второму закону Ньютона получим:
а
средняя скорость направленного движения
(т.е. скорость движения вдоль оси Х,
совпадающей с направлением вектора
напряженности электрического поля)
может быть найдена путём деления
значения Δx
на время пробега τ
:
Таким
образом получаем, что скорость
направленного движения электронов
(скорость дрейфа) пропорциональна
напряжённости электрического поля E.
Коэффициент пропорциональности в
уравнении приведенном выше называется
подвижностью электронов:
Отметим, что это уравнение является приближённым в силу следующих причин:1) Вывод проведён для одного электрона с конкретными значениями длины пробега и скоростью теплового хаотического движения. В действительности электроны имеют различные скорости, различные длины свободного пробега, причём усреднение соответствующих величин не исключает погрешности, ибо усреднять нужно не υ0 и λe в отдельности, а их отношение.2) Предположение о нулевой начальной скорости дрейфа строго говоря, неверно, так как каждый конкретный электрон имеет после столкновения некоторую составляющую скорости в направлении поля. 3)Вывод проведён в предположении, что электрическое поле не влияет на скорость теплового хаотического движения электронов, что справедливо лишь при больших давлениях и малых напряжённостях поля.
Амбиполяоная диффузия. Амбиполя́рная диффу́зия — процесс совместной диффузии электронов и ионов в слабоионизированной плазме, при котором потоки электронов и ионов либо совпадают по величине, либо отличаются на некую постоянную величину.Физический смысл: При наличии неоднородного распределения плотности заряженных частиц слабоионизированной плазмы в пространстве наблюдается самопроизвольное направленное движение этих частиц, приводящее к выравниванию их концентрации во всём занимаемом объёме. Этот процесс носит название диффузии плазмы. Так же, как и для нейтрального газа, диффузия плазмы в отсутствие внешнего магнитного поля определяется скоростью теплового движения частиц и частотой их столкновений между собой и с нейтральными атомами. В силу того, что масса электронов значительно ниже, чем у ионов, скорость их теплового движения выше. Следовательно, электроны обладают более высокой подвижностью и диффундируют быстрее. Однако электростатическое поле, возникающее при разделении электронов и ионов, тормозит движение электронов и одновременно ускоряет движение ионов. Таким образом, скорости диффузии электронов и ионов сравниваются, что обеспечивает выполнение для плазмы условия квазинейтральности.