低能Cl原子刻蚀Si(100)表面的分子动力学模拟  

Molecular dynamics simulations of low-energy Cl atoms etching Si(100) surface

作　　者：贺平逆[1,2] 宁建平[1] 秦尤敏[1] 赵成利[1] 苟富均[1,3] 

机构地区：[1]贵州大学等离子体与材料表面作用研究所,贵阳550025 [2]贵州大学理学院,贵阳550025 [3]荷兰皇家科学院等离子体研究所

出　　处：《物理学报》2011年第4期406-411,共6页Acta Physica Sinica

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

摘　　要：使用分子动力学模拟方法研究了不同能量(0.3—10eV)的Cl原子对表面温度为300K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5eV时,主要的Si刻蚀产物为SiCl4.在入射能量为10eV时,主要的Si刻蚀产物为SiClx(x<4).分析表明随着入射能量的增加,Cl对Si的刻蚀从化学刻蚀向物理刻蚀转变.In this study,molecular dynamics simulation method is used to investigate the interactions of Cl continuously bombarding a crystalline Si（100） surface in an incident energy range of 0.3—10 eV.The surface temperature is set to be 300 K for all the incident energies.The improved Tersoff-Brenner type potential is employed.The simulation results show that a Cl-rich reaction layer is formed on the surface due to Cl continuously bombarding.The SiCl group is the predominant species in the reaction layer.The thickness of the reaction layer increases with incident energy.The etching ratio increases with incident energy increasing.The main etching product is SiCl4 when the incident energies are 0.3,1 and 5 eV,but it is SiClx（x 4） when the incident enery is 10 eV.With the incident energy increasing,the main etching mechanism changes from chemical etching to physical etching.

关 键 词：分子动力学 Cl刻蚀Si 分子动力学模拟 微电子机械系统 

分 类 号：TN405[电子电信—微电子学与固体电子学]