近年来,微波电子回旋共振(ECR)等离子体已成功地运用于表面处理、刻蚀和薄膜制备等微电子工业应用中,并用日益为世人所瞩目.该文采用两维混合模型(hybrid code)系统研究了ECR等离子体源的物理机制,求解了自洽与非自洽功率吸收时两种ECR等离子体装置上的等离子体参数(等离子体密度、位势、电子温度)以及离子电流密度、离子能量、速度及方向角等物理量的空间分布,并讨论了实验运行参数如工作气压、微波功率以及不同微波模式对以上各参量的影响.主要研究结果归纳为如下四个方面:1.采用等离子体动力学研究了微波与等离子体相互作用,理论上导出了微波在共振层的自洽功率吸收形式.讨论了工作气压、微波功率对共振层中的物理特性(折射率、微波电场、功率吸收剖面、离子电流密度)的影响.这是该论文最具特色的部分.2.研究了等离子体参数(等离子体密度、位势、电子温度,离子电流密度)的空间变化,并比较了自洽与非自洽功率吸收的数值结果,发现自洽吸收时等离子体参数对中性气压、微波功率的变化呈现非调依赖性,并具有非线性特性,其中等离子体密度和位势对中性气压、微波功率的饱和现象以及电子温度对中性气压、微波功率的振荡行为,虽已早被实验测量所证实,但却从未见有相应的理论或数值模拟的文献报道.这些结果为等离子体工艺中经常遇到的不稳定性提供了重要的理论依据,这是该工作最有价值的收获.3.研究了基板表面的离子能量、方向角和离子电流密度分布,并讨论了中性气压、微波功率对它们的影响.结果表明对不同的微波模式,离子能量分布随气压变化规律不同,而且离子能量还存在双模分布;中等气压时,离子电流密度不但达到其最大值,而且分布极其均匀.4.为了更细致地研究离子能量分布,作者还详细分析了从源区到下游区的离子速度和方向角分布存在明显差别;当压强从低压到高压变化时,离子速度分布从双模逐渐变成单模分布.以上离子行为的研究,不加深对等离子体工艺特性(刻蚀率、沉积速率、均匀性、各向异性、选择性)的了解提供了有益的借鉴.