ECR微波等离子体特性的实验研究

着重介绍采用一段真空波导耦合的ＥＣＲ微波等离子体装置，以及在ＣＨ４－Ｈ２沸合气体放电情况下，诊断了内部等离子体参数，给出了等离子体密度，电子温度，基板鞘附近的空间电位以及在类金刚石膜合成条件下等离子体中的基团情况，同时研究了它们与工艺参数之间的关系。     

微波ECR等离子体刻蚀系统

研制成功了一台微波电子回旋共振等离子体刻蚀系统。该系统采用微波通过同轴开口电介质空腔产生表面波 ,由Nd Fe B永磁磁钢形成高强磁场 ,通过共振磁场区域内的电子回旋共振效应产生大面积、均匀、高密度等离子体。利用该系统实现了SiO2 、SiN、SiC、Si等材料的微细图形刻蚀 ,刻蚀速度分别为 2 0 0nm/min ,5 0 0nm/min ,4 0 0nm/min ,70 0nm/min ,加工硅圆片Φ2 0 0mm ,线条宽度 <0 3μm ,选择性 (SiO2 、Si) >2 0 ,剖面控制 >83° ,均匀性 95 % ,等离子体密度 2 0× 10 11cm-3 。电离度大(>10 % ) ,工作气压低 (1Pa～ 10 -3 Pa) ,均匀性好 ,工艺设备简单 ,参数易于控制等优点。     

ECR微波等离子体氮化铁基材料的参数研究

以纯铁和 38CrMoAl为例给出了用电子回旋共振微波等离子体氮化的实验结果 ,并给出了气体成分及配比、时间、温度、偏压等工艺参数对氮化结果的影响。指出在 0 1Pa的工作气压下 ,采用N2 H2混合气体 ,样品温度接近 50 0℃ ,微波功率 2 0 0～ 2 50W ,可在样品表面形成氮化层 ,使样品表面硬度显著提高。改变N2 和H2 比例将改变样品氮化层中ε相和γ′相的比例。样品施加合适的负偏压有利于氮化     

微波电子回旋共振等离子体的阻抗特性分析

基于微波电子回肇共振（ＥＣＲ）等离了体中的物理和化学性质变化会引起微波传输线阻抗的变化，采用微波三探针研究了ＥＣＲ等离子体的微波阻抗随装置运行参数的变化情况，并通过一个简单的放电等效电路将阻抗的变化和等离子体性质的变化联系起来。实验结果表明，通过对ＥＣＲ等离子体阻抗特性分析，可以在不对其产生干扰原情况下解其性质的变化。阻抗特性分析为ＥＣＲ等离了体的机理研究提供了一种新的诊断途径，有利于ＥＣＲ等离子     

ECR微波等离子体氮化铁基材料的参数研究

以纯铁和３８ＣｒＭｏＡｌ为例给出了用电子回旋共振微波等离子体氮化的实验结果，并给出了气体成分及配比，时间，温度，偏压等工艺参数对氮化结果的影响，指出在０．１Ｐａ的工作气压下，采用Ｎ２－Ｈ２混合气体，样品温度接近５００℃微波功率在２００－２５０Ｗ，可在样品表面形成氮化层，使样品表面硬度显提高。改变Ｎ２和Ｈ２比例将改变样品氮化层中ε相和γ′相的比例，样品施加合适的负偏压有利于氮化。     

微波电子回旋共振等离子体的阻抗特性分析

基于微波电子回旋共振（ECR）等离子体中的物理和化学性质变化会引起微波传输线阻抗的变化，采用微波三探针研究了ECR等离子体的微波阻抗随装置运行参数的变化情况，并通过一个简单的放电等效电路将阻抗的变化和等离子体性质的变化联系起来。实验结果表明，通过对ECR等离子体进行阻抗特性分析，可以在不对其产生干扰的情况下了解其性质的变化。阻抗特性分析为ECR等离子体的机理研究提供了一种新的诊断途径，有利于ECR等离子体工艺的推广和应用。     

用于电离层环境模拟器的ECR等离子体源

为了经济地考验空间电离层等离子体对处于其中的飞行器表面的作用,需要在地面建立等离子体环境模拟器。本文就是为空间电离层环境模拟器研制的扩散型极低气压、低电子温度和极低密度的紧凑型电子回旋共振等离子体源的研制。结果显示在等离子体源下游50cm处,在10-2～10-3Pa范围内获得了电子温度低于5eV,密度在104～106cm-3范围内的较为均匀的等离子体束流,基本满足了空间环境模拟实验的需要。     

微波ECR等离子体源离子注入法制备DLC薄膜

用微波ECR等离子体源离子注入(PSⅡ)法，在硅片(100)上制备了类金刚石(DLC)薄膜，工作气体采用CH4气体，研究了不同的气体流量对薄膜的影响。对制备的DLC薄膜，用拉曼光谱、FT-IR光谱、AFM以及纳米压痕等手段对化学成分、化学键结构、表面形貌以及硬度等进行了表征。     

ECR等离子体对硅表面的低温大面积氮化

利用电子回旋共振微波放电氮等离子体对单晶硅表面进行了低温大面积氮化的探索 ,通过样品表征和等离子体成分探测 ,分析讨论了氮化机理。结果表明 ,这种方法可以用于硅表面的低温氮化处理 ,获得大面积的均匀氮化硅表层。     

非对称轴向二极场下等离子体特性的研究

对非对称轴向二极场下等离子体的特性进行了分析，在这种微波从弱场向强场入射的情况下，可以形成高密度等离子体，其原因为：在低气压下，L波经过ω＝ωpe（电子等离子体频率）层时，转变为R波，然后在电子回旋共振（ECR）区被共振吸收；在高气压下，微波窗口附近的碰撞吸收和ECR区的共振吸收并存的结果。这对于进一步发展永磁微波ECR等离子体薄膜沉积技术以及探讨在微波ECR等离子体环境下的成膜机理是有利的。     

Control of the electron temperature by varying the resonance zone width in ECR plasma

The electron temperature (T_e) in an electron cyclotron resonance plasma is clarified to depend on the spatial profiles of the microwave-power absorption by both the electromagnetic-waves measurement and the simulation of microwave power absorption. It is found that T_e is controlled by varying the magnetic field configuration and/or the microwave frequency since the power absorption profile is influenced by the effective resonance width. In fact, T_e is observed to decrease with decreasing the magnetic field gradient at the resonance point for N₂, Ar and O₂/Ar plasma.     

电子回旋共振CF4+O2等离子体中Si3N4刻蚀工艺研究

在一台自行研制的电子回旋共振 (ECR)刻蚀系统中用CF4、O2 气体实现了Si3 N4材料的微细图形刻蚀。获得了气体流量、气体混合比、微波功率等因素对刻蚀速率的影响。结果表明刻蚀速率在O2 含量为 0 %时最慢 ,然后随着气体混合比的增加而增大 ,当气体中O2 含量为 2 0 %时达到最大 ,然后随着气体混合比的增加而缓慢降低。保持气体混合比为 2 0 % ,刻蚀速率随气体流量增加而增大 ;同时 ,微波功率越大 ,刻蚀速率也越高。     

微波等离子体炬摄谱特性的初步研究

微波等离子体是新研制的一种原子发射光谱分析激发源,其特点是结构简单、造价低、激发效率高,是一种有实际开发价值的分析光源。我们用摄谱法对其性能作了初步研究,主要是酸性、气流量、输入功率的影响,其目的在于探索把它应用于摄谱分析的可能性。     

微波ECR等离子体特性及其对DLC膜性能的影响

为了解并优化在微波ECR等离子体增强化学气相沉积制备类金刚石膜工艺研究中的等离子体特性，利用朗缪尔探针法系统地测量了等离子体密度(Ne)、电子温度(Te)随工作气压(p)变化的关系。DLC膜的结构和性能依赖于沉积条件，提高等离子体密度有利于DLC膜的生长。本文示出了不同的CH4流量时，DLC膜的拉曼光谱和表面均方根粗糙度Rmax变化曲线，阐述了等离子体密度Ne、电子温度Te对DLC膜结构和性能的影响。     

平面光波导膜的ECR-PECVD制备及特性研究

采用微波电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积技术 ,在单晶硅衬底上制备了用于平面光波导的SiO2 薄膜 ,研究了沉积速率与工艺参数之间的关系 ,并对射频偏置对成膜特性的影响作了初步实验研究。通过X射线光电子能谱、傅立叶变换红外光谱、扫描电镜、原子力显微镜、以及扫描隧道显微镜三维形貌和椭偏仪等测量手段 ,分析了样品的薄膜结构和光学特性等。结果表明 ,在较低温度下沉积出均匀致密、性能优良的SiO2 薄膜。此外 ,还成功制备出掺Ge的SiO2 薄膜 ,并可以精确控制掺杂浓度 ,以适应不同光波导芯的要求     

ECR等离子体中电子能量分析器实验曲线的修正

对电子回旋共振等离子体中使用的电子能量分析器实验曲线偏离理想情况的几种现象进行了讨论 ,并提出了相应的修正和拟合的方法