低能Cl原子刻蚀Si(100)表面的分子动力学模拟

贺平逆; 宁建平; 秦尤敏; 赵成利; 苟富均

doi:10.7498/aps.60.045209

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使用分子动力学模拟方法研究了不同能量(0.3—10 eV)的Cl原子对表面温度为300 K的Si(100)表面的刻蚀过程.模拟中采用了Tersoff-Brenner势能函数来描述Cl-Si体系的相互作用.模拟结果显示,随着入射Cl原子在表面的吸附达到饱和,Si表面形成一层富Cl反应层.这和实验结果是一致的.反应层厚度随入射能量增加而增加.反应层中主要化合物类型为SiCl,且主要分布于反应层底部.模拟结果发现随初始入射能量的增加,Si的刻蚀率增大.在入射能量为0.3,1和5 eV时,主要的Si刻蚀产物为Si

关键词:

作者及机构信息

1.
贵州大学等离子体与材料表面作用研究所,贵阳 550025

基金项目: 贵州省优秀青年科技人才培养计划(批准号:700968101)和国际热核聚变实验堆(ITER)计划专项(批准号:2009GB104006)资助的课题.

参考文献

[1]	Janseny H, Gardeniers H, Boer M D, Miko, Elwenspoek, Fluitman J 1996 J. Micromech. Microeng. 6 14
[2]	Athavale S D, Economou D J 1996 J. Vac. Sci. Technol. B 14 3702
[3]	Dai Z L, Mao M, Wang Y N 2006 Physics 35 698 (in Chinese) [戴忠玲、毛明、王友年 2006 物理 35 698]
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[5]	Teraoka, Yuden, Nishiyama, Iwao 1993 Appl. Phys. Lett. 63 3355
[6]	Rangelow I W, Löschner H 1995 J. Vac. Sci. Technol. B 13 2394
[7]	Aldao C M, Agrawal A, Butera R E, Weaver J H 2009 Phys. Rev. B 79 125303
[8]	Lu D J, Jiang Z D 2007 Chin. J. Vac. Sci. Technol. 27 25 (in Chinese) [卢德江、蒋庄德 2007 真空科学与技术学报 27 25]
[9]	Rutkūnien , Grigonis A, R za A, Babonas J G, Jotautis A 2003 Physics and Chemistry of Solid State 4 407
[10]	Samukawa S, Jinnai B, Oda F, Morimoto Y 2007 Jpn. J. Appl. Phys 46 L64
[11]	Gou F, Gleeson M A, Kleyn A W 2007 Surf. Sci. 601 76
[12]	Kolfschoten A W, Haring R A, Haring A, Vries A E 1984 J. Appl. Phys. 55 3813
[13]	Agrawal A, Butera R E, Weaver J H 2007 Phys. Rev. Lett. 98 136104
[14]	Materer N, Goodman R S, Leone S R 2000 J. Phys. Chem. B 104 3261
[15]	Ohta H, Hamaguchi S 2001 J. Chem. Phys. 115 6679
[16]	Hanson D E, Kress J D, Voter A F 1999 J. Chem. Phys. 110 5983
[17]	Humbird D, Graves D B 2004 J. Appl. Phys. 96 791
[18]	Barone, Robinson, Graves 1996 IEEE T. Plasma. Sci. 24 77
[19]	Ohta H, Hamaguchi S 2001 J. Vac. Sci. Technol. A 19 2373
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[21]	Jia Z M, Yang G Q, Chen Z N, Liu X H, Zhou S C 1994 Acta Phys. Sin. 43 1809 (in Chinese) [郏正明、杨根庆、程兆年、柳襄怀、邹世昌 1994 物理学报 43 1809]
[22]	Dai Y B, Shen H S, Zhang Z M, He X C, Hu X J, Sun F H, Xin H W 2001 Acta Phys. Sin. 50 244 (in Chinese) [戴永兵、沈荷生、张志明、何贤昶、胡晓君、孙方宏、莘海维 2001 物理学报 50 244]
[23]	Hanson D E, Voter A F, Kress J D 1997 J. Appl. Phys. 82 3552
[24]	Gou F, Kleyn A W, Gleeson M A 2008 Int. Rev. Phys. Chem. 27 229
[25]	Swope W C, Andersen H C, Berens P H, Wilson K R 1982 J. Chem. Phys. 76 637
[26]	Humbird D, Graves D B 2004 J. Chem. Phys. 120 2405
[27]	Abrams C F, Graves D B 1999 J. Appl. Phys. 86 5938
[28]	Berendsen H J C, Postma J P M, Gunsteren W F, DiNola A, Haak J R 1984 J. Chem. Phys. 81 3684
[29]	Herman I P, Donnelly V M, Cheng C C, Guinn K V 1996 Jpn. J. Appl. Phys. 35 2410

施引文献

[1]	Janseny H, Gardeniers H, Boer M D, Miko, Elwenspoek, Fluitman J 1996 J. Micromech. Microeng. 6 14
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[24]	Gou F, Kleyn A W, Gleeson M A 2008 Int. Rev. Phys. Chem. 27 229
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[26]	Humbird D, Graves D B 2004 J. Chem. Phys. 120 2405
[27]	Abrams C F, Graves D B 1999 J. Appl. Phys. 86 5938
[28]	Berendsen H J C, Postma J P M, Gunsteren W F, DiNola A, Haak J R 1984 J. Chem. Phys. 81 3684
[29]	Herman I P, Donnelly V M, Cheng C C, Guinn K V 1996 Jpn. J. Appl. Phys. 35 2410

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低能Cl原子刻蚀Si(100)表面的分子动力学模拟

1. 贵州大学等离子体与材料表面作用研究所,贵阳 550025

基金项目:

贵州省优秀青年科技人才培养计划(批准号:700968101)和国际热核聚变实验堆(ITER)计划专项(批准号:2009GB104006)资助的课题.

收稿日期: 2010-04-30

修回日期: 2010-07-19

刊出日期: 2011-02-05

摘要: 使用分子动力学模拟方法研究了不同能量(0.3—10 eV)的Cl原子对表面温度为300 K的Si(100)表面的刻蚀过程.模拟中采用了Tersoff-Brenner势能函数来描述Cl-Si体系的相互作用.模拟结果显示,随着入射Cl原子在表面的吸附达到饱和,Si表面形成一层富Cl反应层.这和实验结果是一致的.反应层厚度随入射能量增加而增加.反应层中主要化合物类型为SiCl,且主要分布于反应层底部.模拟结果发现随初始入射能量的增加,Si的刻蚀率增大.在入射能量为0.3,1和5 eV时,主要的Si刻蚀产物为Si

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