低温等离子体材料处理技术在半导体工艺过程起着至关重要的作用。在众多常用的等离子体源中,射频容性耦合等离子体源因腔室结构简单、可产生大面积均匀的等离子体而被广泛应用于薄膜沉积及刻蚀工艺中。随着当前微电子技术的迅速发展,晶片尺寸及刻蚀线宽的要求变得越来越高,只有提高离子源的工艺效率,才能从根本上满足工艺需求,因此需要对等离子体源的放电机理进行深入分析。在工艺气体放电中,电子动理学特征参数对工艺腔室内等离子体的产生起着非常重要的作用。本文采用流体/电子蒙特卡罗混合模型研究了非弹性碰撞、反转电场及脉冲调制对电子动理学特征参数的影响。本文第一章,介绍了低温等离子体源在半导体工艺中的应用及当前半导体工艺所面临的挑战,并详述了反应性气体放电过程电子非平衡分布、反转电场及脉冲等离子体源的研究背景。本文第二章,介绍了模拟工作所采用的流体/电子蒙特卡罗混合模型,主要对混合模型中流体模块、电子蒙特卡罗模块、化学反应模块及模型之间的耦合四部分进行详细说明。本文第三章,利用流体/电子蒙特卡罗混合模型对射频容性耦合SiH4/Ar混合气体放电中电子非平衡分布进行研究。结果发现,放电中心电子能量几率分布呈多峰分布,而极板附近电子能量几率分布近似呈麦克斯韦分布。通过电子蒙特卡罗模型对电子所参与的碰撞进行跟踪,发现SiH4激发碰撞是引起电子非平衡分布的主要原因,且发现这种非平衡分布随着SiH4组分、气压的增加变得越来越明显,随电压的增加却无明显变化。本文第四章,利用射频周期内时空分辨的流体/电子蒙特卡罗混合模型,对射频容性耦合SiH4/Ar混合气体放电中反转电场进行深入研究。发现在SiH4含量较低的放电条件下,塌缩鞘层边界外会出现微弱的反转电场。随着SiH4组分逐渐增加,反转电场逐渐增强,且当SiH4/Ar组分增加至90%时,反转电场所引起作用会超过扩张鞘层,对电子的加热产生重要作用。此外发现,反转电场也会随气压及电压的增加逐渐增强。本文第五章,利用混合模型研究了脉冲调制对射频容性耦合Ar及SiH4/Ar放电中电子动力学特性的影响。结果发现,在调制频率为5 kHz的Ar放电中,当气压在100 mTorr时,脉冲开启阶段,电子密度逐渐上升并趋于稳定,电子密度的最大值几乎不受占空比及脉冲频率影响。当气压增加至300 mTorr,脉冲开启阶段电子密度逐渐上升,所能达到的最大值随占空比的增加、脉冲频率的减小而升高。在脉冲关闭后,两种情况下电子密度及温度都迅速下降到极小值。在脉冲调制SiH4/Ar混合气体放电中,电子能量几率分布的高能尾在脉冲开启瞬间迅速增强,之后向低能区间收缩并趋于稳定;在脉冲关闭后明显下降,使得电子能量几率分布演化为双温麦克斯韦分布。另外,脉冲关闭后极板上正负离子的密度逐渐增加,正离子通量则迅速下降,离子高能分布降低。极板上SiH3的密度则在整个脉冲周期内无明显变化,SiH2的组分则在脉冲关闭后明显下降,使得脉冲调制在维持工艺效率的前提下实现对等离子体组分的调控。