Tight-Binding Quantum Chemical Molecular Dynamics Simulations of Mechanisms of SiO2 Etching Processes for CF2 and CF3 Radicals
Tight-Binding Quantum Chemical Molecular Dynamics Simulations of Mechanisms of SiO2 Etching Processes for CF2 and CF3 Radicals
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CF2 和 CF3 自由基的 SiO2 蚀刻过程机理的紧束缚量子化学分子动力学模拟
DOI：
10.1021/jp5015252
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发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Momoji Kubo
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hiroshi Ito;Takuya Kuwahara;Kentaro Kawaguchi;Yuji Higuchi;Nobuki Ozawa;Seiji Samukawa;Momoji Kubo
利用基于紧密结合量子化学分子动力学方法的刻蚀模拟器，研究了cf2和cf3自由基对sio2的等离子体刻蚀。在蚀刻模拟过程中，C-F和Si-O键解离，生成C-O和Si-F键。并且形成CO、CO2、COF和cof2分子，这与之前的实验研究一致。我们还研究了cf2和cf3自由基的蚀刻机理与辐照动能的关系。在10 eV的低动能下，cf2自由基比cf3自由基解离更多的Si-O键。这是因为cf2双自由基的高化学反应性加速了蚀刻过程。在150 eV的高动能下，cf3自由基比cf2自由基解离更多的Si-O键。这是因为cf3自由基比cf2自由基产生更多的活性F原子，从而形成更多的Si-F键。因此，我们得出结论，我们的蚀刻模拟器模拟了cf2和cf3自由基的不同sio2蚀刻机制，这是由自由基和F原子在不同动能下的不同化学反应引起的。这是第一个模拟由多种自由基攻击引起的复杂化学反应的量子化学研究，并阐明了cf2和cf3自由基的不同sio2蚀刻机制。
The plasma etching of SiO2by CF2and CF3radicals is investigated by using our etching simulator based on tight-binding quantum chemical molecular dynamics method. During etching simulations, C–F and Si–O bonds dissociate and C–O and Si–F bonds are generated. Moreover, CO, CO2, COF, and COF2molecules form, which is consistent with previous experimental studies. We also examine the dependence of the etching mechanism of CF2and CF3radicals on the kinetic energy of irradiation. At a low kinetic energy of 10 eV, a CF2radical dissociates more Si–O bonds than a CF3radical does. This is because the high chemical reactivity of the CF2diradical accelerates the etching process. At a high kinetic energy of 150 eV, a CF3radical dissociates more Si–O bonds than a CF2radical does. This is because a CF3radical generates a greater number of reactive F atoms than a CF2radical does and thus forms more Si–F bonds. Thus, we conclude that our etching simulator modeled the different SiO2etching mechanisms of CF2and CF3radicals, which arose from the different chemical reactivities of radicals and F atoms at different kinetic energies. This is the first quantum chemistry study to model complicated chemical reactions, which are induced by the attack of many radical species, and clarify the different SiO2etching mechanisms for CF2and CF3radicals.
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通讯作者：
Farouq Ahmed;Md. Khorshed Alam;A. Suzuki;M. Koyama;H. Tsuboi;N. Hatakeyama;A. Endou;H. Takaba;C. A. Carpio;M. Kubo;A. Miyamoto
DOI：
10.1143/jjap.46.7870
发表时间：
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