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2022世界杯腾讯体育在等离子体领域的广泛应用
发布时间:2022-07-22    来源:2022世界杯腾讯体育    浏览量:391

什么是等离子?

等离子体是一种能量高于气体的物质状态。一般来说,物质存在三种状态:固态、液态和气态。随着温度升高,固体变成液体并变成气体。

例如,水在结晶状态下变成称为冰的固体,当温度升高时变成液态水,当温度进一步升高时变成称为水蒸气的气体。因此,物质所拥有的能量决定了它的物质状态。

物质通常有电子围绕其原子核移动。原子核带有正电荷,由质子和中子组成。相反,由于电子带负电荷,它们被库仑力吸引到原子核上,并始终围绕原子核运动。

然而,当气体的温度进一步升高到大约摄氏几千度的极高能量状态时,围绕原子核运行的电子与原子分离(电离)并变得不稳定。这种状态是等离子。

在电离和不稳定的状态下,等离子体会发射光和电磁波,并且看起来会发光,因为它会释放能量并试图返回稳定状态。此外,电流极易流动,其特征还在于电子的运动因电磁力而增加。

虽然等离子体似乎是一种特殊的状态,但在自然界中却经常被观察到。雷霆和极光就是其中之一。在工业上,它还用于制造荧光灯、等离子炬和半导体。


半导体中的等离子体

以下是在半导体制造中使用等离子体的三个示例。

(1) 等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)

等离子体增强化学气相沉积 (PECVD) 用于硅半导体制造中的氮化硅膜 (SiN) 和氧化硅膜 (SiO 2 ) 的成膜。

通过直流(DC)、射频(RF)电流或微波将供应在基板上的原料气体转化为等离子体,以激活中性激发粒子。它是一种通过在基板上引起化学反应并沉积产生的物质来形成薄膜的方法。


等离子化学气相沉积

与传统的热处理方法(热CVD法)相比,其特点是能够在低温下形成薄膜。因为它不使用加热装置,所以它可以处理不平整的基板和复杂的形状。

(2) 等离子干法蚀刻

蚀刻是在基材表面雕刻凹槽和图案的过程。传统上,使用使用蚀刻溶液的湿蚀刻方法。然而,近年来,使用蚀刻气体或离子的干法蚀刻已成为主流。

等离子干法蚀刻是一种通过用等离子刮擦基板表面来进行蚀刻的技术。又称化学物理蚀刻技术。

与等离子 CVD 一样,气体流到基板表面,气体变成等离子。此时,离子与基板碰撞,促进与等离子体中所含物质的化学反应。这使得可以在原子尺度上精确地刮擦基板的表面。

与湿法蚀刻不同,不会产生废液,因此除了是清洁的加工方法外,还可以进行比湿法蚀刻更精确的加工。

更深的蚀刻也可用于分离半导体芯片,称为等离子切割。

(3) 等离子清洗

等离子清洗是利用等离子将附着在基板表面的油等有机物分解、汽化的清洗技术。除了是一种不使用水或清洁溶液的干燥清洁方法外,它还提供高水平的清洁,不会留下任何残留物。

等离子清洗还可以通过破坏分子键并用羟基修饰来使被处理物体表面亲水。在半导体制造过程中,它还用于为图案化的 PDMS(二甲基聚硅氧烷)表面增加亲水性,以提高图案附着力。


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