氫氣由于自身特殊的還原性能其等離子體也具有一定的特殊性。H2是雙原子分子,高頻放電形成氫等離子體的反應(yīng)不像典型的Ar放電那樣簡(jiǎn)單,涉及到的粒子種類較多,氫等離子體中除包含電子（e）外?還包含有各種氫離子（H^＋、?H^＋2、?H^＋3、H^－）、基態(tài)和電子激發(fā)態(tài)的氫原子及氫分子，可以對(duì)材料表面產(chǎn)生刻蝕和還原的作用，易于與物體表面分子反應(yīng)形成新的物質(zhì)如水、碳?xì)浠衔锏取?/span>

氫氣等離子體的還原作用

氫氣是一種還原性氣體,可以在一定溫度下將金屬氧化物或金屬鹽類還原成金屬單質(zhì),而在氫等離子環(huán)境下,可以在低溫下實(shí)現(xiàn)需要高溫加熱才能發(fā)生的一些還原反應(yīng)。

氫等離子體還原金屬氧化物

氬氫等離子體清洗銅引線框架

引線框架封裝仍是目前封裝的主流?銅合金由于具有良好的導(dǎo)熱性能、電性能、加工性能以及較低的價(jià)格被用作主要的引線框架材料。但是銅的氧化物和其它一些污染物會(huì)造成模塑料與銅引線分層降低器件的可靠性進(jìn)而影響到芯片粘接和引線鍵合的質(zhì)量。

采用氫氬混合氣體能夠有效地去除引線框架金屬層上的污染物。在清洗過(guò)程中氫等離子體能夠去除氧化物而氬通過(guò)離子化能夠促進(jìn)氫等離子體數(shù)量的增加。

氫氣等離子體鈍化

多晶硅薄膜在大面積微電子學(xué)及液晶顯示等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用，但多晶硅薄膜中含有大量的晶界，晶界缺陷態(tài)將產(chǎn)生一定的晶界勢(shì)壘嚴(yán)重影響其電學(xué)性能。氫會(huì)飽和半導(dǎo)體材料硅的懸掛鍵，應(yīng)用氫氣等離子體能有效鈍化這些缺陷態(tài)。此外它能中和電學(xué)上激活的淺雜質(zhì)或深雜質(zhì)，如空位-雜質(zhì)絡(luò)合物，或替位式的貴金屬、過(guò)渡雜質(zhì)等。氫的引入對(duì)發(fā)光器件、功率器件等是十分有利的。

在氫氣等離子體狀態(tài)下，氫向樣品內(nèi)部擴(kuò)散并與其中的缺陷態(tài)結(jié)合形成飽和鍵，從而達(dá)到鈍化材料內(nèi)部缺陷態(tài)的目的。

在有帶電離子存在的條件下，適當(dāng)?shù)母哳l電磁場(chǎng)能使低壓氫氣電離產(chǎn)生氫離子、活化的氫原子、氫分子和電子等混合的等離子體。在輝光放電過(guò)程中，電子溫度高達(dá)10⁴～10⁵K，能量約16×10^－19J。這些電子通過(guò)非彈性碰撞幾乎把全部能量耦合給氫氣。因此H和H^＋具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氫分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能（～0．064×10^－19J）的能量。另一方面H是體積最小、重量最輕的原子所以室溫下就能擠進(jìn)硅表面而與缺陷作用。硅中H是間隙式雜質(zhì)也是擴(kuò)散最快的雜質(zhì)進(jìn)入樣品的H或H^＋能迅速擴(kuò)散填補(bǔ)各類型的空位缺陷。

利用氫等離子體鈍化半導(dǎo)體材料中各種缺陷的研究已有許多。H或H^＋不但容易與懸掛鍵（空位等）結(jié)合，而且能夠鈍化硅中許多深雜質(zhì)和熱缺陷。