In plasma processing reactors, it is common practice to control plasma density and ion bombardment energy by manipulating excitation voltage and frequency. In this paper, a dually excited capacitively coupled rf plasma reactor is self-consistently simulated with a three moment model. Effects of phase differences between primary and secondary voltage waves, simultaneously modulated at various combinations of commensurate frequencies, on plasma properties are investigated. The simulation results show that plasma potential and density as well as primary self-dc bias are nearly unaffected by the phase lag between the primary and the secondary voltage waves. The results also show that, with the secondary frequency substantially lower than the primary frequency, secondary self·do bias remains constant regardless of the phase lag. As the secondary frequency approaches to the primary frequency, however, the secondary self-dc bias becomes greatly altered by the phase lag, and so does the ion bombardment energy at the secondary electrode. These results demonstrate that ion bombardment energy can be more carefully controlled through plasma simulation.
한국정보디스플레이학회 2005년도 International Meeting on Information Displayvol.I
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pp.513-514
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2005
In plasma processing reactors, it is common practice to control plasma density and ion bombardment energy by manipulating excitation voltage and frequency. In this paper, a dually excited capacitively coupled rf plasma reactor is self-consistently simulated with a three moment model. Effects of phase differences between primary and secondary voltage waves, simultaneously modulated at various combination of commensurate frequencies, on plasma properties are investigated. The simulation results show that plasma potential and density as well as primary self-dc bias are nearly unaffected by the phase lag between the primary and the secondary voltage waves. The results also show that, with the secondary frequency substantially lower than the primary frequency, secondary self-dc bias remains constant regardless of the phase lag. As the secondary frequency approaches to the primary frequency, however, the secondary self-dc bias becomes greatly altered by the phase lag, and so does the ion bombardment energy at the secondary electrode. These results demonstrate that ion bombardment energy can be more carefully controlled through plasma simulation.
In this paper, a new parallel CMOS self-bias differential amplifier is designed to use in high-speed analog signal processing circuits. The designed parallel CMOS self-bias differential amplifier is developed by using internal biasing circuits and the complement gain stages which are parallel connected. And also, the parallel architecture of the designed parallel CMOS self-bias differential amplifier can improve the gain and gain-bandwidth product of the typical CMOS self-bias differential amplifier. With 1.8V $0.8{\mu}m$ CMOS process parameter, the results of HSPICE show that the designed parallel CMOS self-bias differential amplifier has a dc gain and a gain-bandwidth product of 64 dB and 49 MHz respectively.
Plasma etching of $SiO_2$ contact holes was statistically analyzed by a fractional factorial experimental design. The analysis revealed the dependence of the etch rate and DC self-bias voltage on the input factors of the magnetically enhanced reactive ion etching reactor, including gas pressure, magnetic field, and the gas flow rates of $CHF_3$, $CF_4$, and Ar. Empirical models of the DC self-bias voltage and etch rate were obtained. The DC self-bias voltage was found to be determined mainly by the operating pressure and the magnetic field, and the etch rate was related mainly to the pressure and the flow rates of Ar and $CHF_3$.
본 논문에서는 집중 소자를 이용한 광대역 평판형 마이크로파 바이어스-티의 설계를 보였다. 설계된 바이어스-티는 DC 블록과 RF 초크로 구성된다. DC 블록용 커패시터는 광대역으로 동작하는 커패시터를 사용하였고, DC 공급 및 RF 초크용 인덕터는 서로 다른 자기 공진 주파수(SRF: Self Resonance Frequency)를 가지는 인덕터들을 직렬로 연결하였다. RF 초크에서 집중 소자들의 직렬 공진에 의하여 발생하는 신호의 손실을 병렬의 저항과 커패시터를 연결하여 해결하였다. 설계된 바이어스-티는 1608 칩 형태의 집중 소자들을 이용 조립하여 제작하였다. 측정은 커넥터의 손실과 영향을 제거하기 위하여 Anritsu 3680K jig에 연결하여 측정하였다. 제작된 바이어스-티는 10 MHz~18 GHz의 광대역에서 동작하고, 측정된 반사 손실이 -15 dB 이하를 가지며, 삽입 손실은 -1.5 dB 이하인 것을 확인하였다.
KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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제4C권5호
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pp.220-229
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2004
We have examined a technique of one-dimensional (1D) fluid modeling for radio-frequency Ar capacitively coupled plasmas (CCP) between unequal-sized powered and grounded electrodes. In order to simulate a practical CCP reactor configuration with a grounded side wall by the 1D model, it has been assumed that the discharge space has a conic frustum shape; the grounded electrode is larger than the powered one and the discharge space expands with the distance from the powered electrode. In this paper, we focus on how much a 1D model can approximate a 2D model and evaluate their comparisons. The plasma density calculated by the 1D model has been compared with that by a two-dimensional (2D) fluid model, and a qualitative agreement between them has been obtained. In addition, 1D and 2D calculation results for another reactor configuration with equal-sized electrodes have also been presented together for comparison. In the discussion, four CCP models, which are 1D and 2D models with symmetric and asymmetric geometries, are compared with each other and the DC self-bias voltage has been focused on as a characteristic property that reflects the unequal electrode surface areas. Reactor configuration and experimental parameters, which the self-bias depends on, have been investigated to develop the ID modeling for reactor geometry with unequal-sized electrodes.
RF biased inductively coupled plasma (ICP) has been widely used in various semiconductor etching processes and laboratory plasma researches. However, almost researches for the RF bias have been focused on the controls of dc self-bias voltages, even though the RF bias can change plasma parameters, such as electron temperature, plasma density, electron energy distribution (EED), and their spatial distributions. In this study, we report on the effect of the RF bias on the plasma parameters and the EEDs with various external parameters, such the RF bias power, the ICP power, the gas pressure, the gas mixture, and the frequency of RF bias. Our study shows the correlation between the RF bias and the plasma parameters and gives a crucial key for the understanding of collisionless electron heating mechanism in the RF biased ICP.
본 논문에서는 고출력 증폭기의 바이어스를 위한 대전류 마이크로파 광대역 바이어스-티의 설계를 보였다. DC 블록용 커패시터는 큰 어드미턴스를 가지도록 커패시터의 병렬합을 이용하고, DC 공급 및 RF 초크용 인덕터는 광대역의 큰 임피던스를 가지는 인덕터의 직렬합을 이용하여 설계하였다. DC 블록이나 RF 초크에 사용되는 인덕터나 커패시터는 자기 공진 주파수(SRF: Self Resonance Frequency)를 가지고 있어 사용 대역이 제약된다. 이를 해결하기 위해 RF 초크에서는 저항을 추가하여 공진 주파수에서 품질 계수를 조정함으로써 해결하였다. 그리고 DC 블록에서는 별도의 품질 계수 조정없이 병렬합만으로 가능하였다. 이 결과를 이용하여 1608 칩 형태의 집중 소자들을 표면 실장 기법(surface mount)으로 PCB 패턴에 조립하여 바이어스-티를 제작하였다. 제작된 바이어스-티는 10 MHz~10 GHz에서 측정된 반사 손실이 10 dB 이하를 가지며, 입력 임피던스는 광대역에서 50 ohm 근처의 값을 만족하는 것을 확인하였다.
Surface polymer layer formed on the silicon wafer during the oxide overetching using $C_4F_8$/ helicon wave plasmas and their characteristics were investigated using spectroscopic elipsometry, X-ray photoelectron spectroscopy, and secondary ion mass spectrometry. Overetch percentage and dc-self bias voltage were varied to investigate the effects on the characteristics of the polymers remaining on the overetched silicon surface. The increase of bias voltage from -80 volts to -120 volts increased the C/F ratio and carbon bondings such as C-C, $C-CF_x$/, and C-Si in the polymer while reducing the thickness of the polymer layer. However, the increase of the overetch percentage from 50% to 100% did not change the composition of the polymer layer and the carbon bondings in the polymer layer remained same even though it increased the polymer thickness. The polymer layer formed at the higher dc-self bias voltage was more difficult to be removed by the following various post-etch treatments compared to that formed at the longer overetch percentage.
ECR-PECVD 방법을 이용하여 ECR power, $CH_4/H2$ 가스 혼합비와 유량, 증착시간, negative DC self bias 전압 등을 변화 시켜가면서 수소가 함유된 비정질 탄소 박막을 제조하고, 증착조건에 따른 박막의 결합구조 변화를 FTIR로 분석하였다. a-C:H 박막에 대한 FTIR 스팩트럼의 흡수 peak들은 2800~3000 $\textrm{cm}^{-1}$ 영역에서 관측되었으며, 대부분 $sp^3$ 결합을 하고있고 일부 $sp^2$ 결합구조가 존재함을 알 수 있었다. $CH_4/H_2$ 가스 혼합비와 유량의 미소 변화는 a-C:H 박막의 탄소와 수소의 결합구조에 큰 영향을 미치지 않았으며, 증착 시간이 증가할수록 탄소와 수소 원자들의 결합구조가 $CH_3$ 구조로부터 $CH_2$ 나 CH 구조로 변하고 있음을 확인하였다. 또한, bias 전압을 증가시킬수록 플라즈마에 의한 이온충돌 현상이 두드러져 탄소와 결합하고 있던 수소원자들이 떨어져 나가는 탈수소화 현상도 확인할 수 있었으며, 증착조건에 따른 a-C:H 박막의 결합구조 분석을 토대로 산업에 응용할 수 있는 높은 경도와 밀착성을 갖는 박막을 ECR-PECVD 방법으로 제조할 수 있음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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