氟分子对硅的取向依赖性刻蚀：量子化学计算研究
化学物理
2023-08-08 v2 材料科学
摘要
各向异性刻蚀是半导体制造中广泛使用的工艺，尤其用于黑硅制备中硅表面的微纳尺度织构化。典型的等离子辅助刻蚀利用高能离子在垂直方向去除材料，形成各向异性刻蚀轮廓。本文考虑的無等离子各向异性刻蚀是一种较少见、不使用离子和等离子体的工艺。各向异性由不同晶面的不等刻蚀速率引起；刻蚀过程因而沿优先方向进行。本文中，我们对分子氟刻蚀硅表面所涉及的气体-表面反应进行了量子化学建模。结果确认取向依赖性刻蚀速率是各向异性的原因。对F终止硅表面上F2解离化学吸附的建模表明，Si(111)表面的Si-Si键断裂缓慢，而Si(100)和Si(110)表面则快速。Si(100)和Si(110)表面结合了更多氟原子，使Si-Si键带有更多正电荷，从而降低F2解离化学吸附的反应势垒，使得Si(100)和Si(110)表面刻蚀速率高于Si(111)表面。相同反应的分子动力学建模显示，所选反应键级（REBO）势未能准确复现Si(100)和Si(110)表面上F2解离化学吸附的较低反应势垒。因此，有必要重新参数化以模拟在较低温度下发生的各向异性刻蚀过程。
引用
@article{arxiv.2305.09037,
title = {Orientation dependent etching of silicon by fluorine molecules: a quantum chemistry computational study},
author = {Omesh Dhar Dwivedi and Yuri Barsukov and Sierra Jubin and Joseph Vella and Igor Kaganovich},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.09037},
year = {2023}
}
备注
21 pages, 11 figures, 1 tables