图解半导体基础
第11节 等离子体(二)
更新于2008-09-15 11:40:59

现在以氧分子为例,说明处于等离子体中的分子被离解为游离基和离子的情况。当等离子体中高速运动(动能大的)的电子与氧分子碰撞时,氧分子会从电子那里获得一部分能量,获得能量的氧分子经过如图7.21和图7.22所示的过程,就能变为氧游离基或氧离子。在从电子获得约5eV激发能量的情况下,氧分子处于激发状态(能量比基态(能量最低的状态)要高)后,或者成为氧游离基,或者将多余的能量以发光的形式放出。前者叫做游离基离解,后者叫做等离子发光。当激发能量达到12eV以上时,氧分子能够释放出最外壳层上的电子,变为O2+或者O+正离子。这叫做离子离解。
另一方面,作为氧分子特有的一种现象,氧分子通过碰撞会俘获失去能量的低速电子,从而变为O2-负离子。这样产生的O2-负离子与O2+正离子之间发生反应,会变为激发状态的氧分子。激发状态的氧分子或者变为氧游离基,或者发出光后,处于低能状态。


图7.21电子的动能是等离子体化学反应的动力源

图7.22负离子与游离基的生成


等离子体中粒子的相互作用主要是荷电粒子中性粒子之间的碰撞,这叫做弱电离等离子体。荷电粒子之间的碰撞叫做强电离等离子体。在半导体制造中多利用弱电离等离子体,其中也多利用由10MHz以上高频放电产生的等离子体。等离子体的性质由电子和离子的密度、电子和离子的温度及电离度决定。高频放电等离子体中电子和离子的密度大约在1015~1017m-3,电子温度约为1~10eV。

 

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