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。在清洗過程中氫等離子體能夠去除氧化物而氬通過離子化能夠促進(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)生一定的晶界勢壘嚴(yán)重影響其電學(xué)性能。氫會飽和半導(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、過渡雜質(zhì)等。氫的引入對發(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。在輝光放電過程中，電子溫度高達(dá)10⁴～10⁵K，能量約16×10^－19J。這些電子通過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)動平均動能（～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。