等离子体的形成

在微纳加工中常用的等离子体设备中，主要利用的是 Crooke暗区的大电场。漂移和扩散到这个区域边缘的离子被 加速而快速移向阴极，这样可以利用离子轰击放置在阴极上 的硅片或其它样品，实现不同的处理工艺。 Crooke 暗区的宽度取决于反应真空腔室的压力，在低压 状态下，电子的平均自由程增加，暗区宽度也增大。通过控 制腔室的压力，就能控制离子轰击表面的能力。通常，直流 等离子体系统的腔室压力要大于1 mTorr。
等离子体的形成
在电弧被激发前，气体作为绝缘体而不会有电流产生。如 果电压足够高，反应腔内的电场高于气体裂解所需要的电场， 在两个电极间就会产生高压电弧，这个电弧会产生大量的离子 和自由电子。 由于腔内电场的作用，电子被加速移向正的阳极，同时离 子被加速移向负的阴极。离子穿越放电区并最终打在阴极上。 当它们打在阴极上时，就会从阴极的材料中释放出大量的二次 电子，这些电子向相反方向加速冲向阳极，如果加在电极之间 的电压足够大，这些高能量电子与中性原子的非弹性碰撞将产 生更多的离子，这个二次电子的释放和离子的产生过程维持了 等离子体。
ห้องสมุดไป่ตู้
Crooke 暗区 阴极
Positive colume + 阳极
Faraday 暗区
Anode 暗区
只有中等能量的电子（不大于15eV）在退激过程中可以 发出可见光，包含此类电子较少的区域就叫做暗区。 在阴极附近区域的大多数电子具有非常低的能量，被称为 Crooke 暗区。阳极是电子的吸附器，因此阳极附近电子的密 度非常小，没有可观的发射，这个暗区称为Anode暗区。在阴 极与阳极之间也存在一个区域，那里电子被加速到非常高的 能量，导致电离，只有极少电子具有适合发光的能量，这个 区域称为Faraday暗区。
气体压强为1 的电极电压需达到800V才能产生辉 气体压强为 torr时，对于间距为 时 对于间距为10cm的电极电压需达到 的电极电压需达到 才能产生辉 光放电，而对于间距为5cm的电极电压则只需达到 的电极电压则只需达到500V就能产生辉光放电。 就能产生辉光放电。 光放电，而对于间距为 的电极电压则只需达到 就能产生辉光放电