輝光放電時,氣體被擊穿,有一定的導(dǎo)電性,這種具有一定導(dǎo)電能力的氣態(tài)混合物是由正離子、電K4B1G0846E-HCGA子、光子以及原子、原子團(tuán)、分子和它們的激發(fā)態(tài)所組成的,稱為等離子體。等離子體內(nèi)帶電粒子所帶正、負(fù)電荷的數(shù)目相等,宏觀上呈現(xiàn)電中性。

   PECVD濺射及干法刻蝕等多個集成電路單項工藝中應(yīng)用的等離子體,通常都是選擇在氣體的反常輝光放電區(qū),因為在此區(qū)域電流是隨著電壓增加而線性增大的,相對于正常輝光放電區(qū)等離子體中的電子和正離子數(shù)量較多,能量密度也就較高。

    直流輝光放電形成的等離子體,是物質(zhì)的一種非熱平衡狀態(tài)的存在形態(tài)。其中,電子能量高于周圍環(huán)境中的其他粒子。例如,真空度約為1Pa的氣體,在反常輝光放電時等離子體中電子的平均動能E大約為2eV,這些電子的溫度為23000K。電子溫度是描述電子能量的一個概念。相應(yīng)分子和中性原子的溫度只300~500K,電子的能量比周圍其他粒子高得多,有時也稱為熱電子。

    粒子溫度不同運(yùn)動速率也就不同,粒子的熱運(yùn)動速率v可由其溫度T和質(zhì)量″獲得,電子的平均運(yùn)動速率約為9,5×105m/s。而如果輝光放電氣體是惰性氣體氬,氬的原子質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子,原子或離子的溫度又遠(yuǎn)低于電子,其平均運(yùn)動速率約為5×1o2m/s。電子與原子(分子)或離子的平均運(yùn)動速率約差三個數(shù)量級。

   在輝光放電等離子體中,電子的能量、速率遠(yuǎn)高于離子的能量與速率。因此電子不僅是等離子體導(dǎo)電過程中的主要載流子,而且在粒子的相互碰撞、電離過程中也起著極為重要的作用。如果氣體是由原子A、B組成的分子AB,在氣體反常輝光放電中出現(xiàn)的過程有如下幾種。