氢气等离子体

氢气由于自身特殊的还原性能其等离子体也具有一定的特殊性。H2是双原子分子,高频放电形成氢等离子体的反应不像典型的Ar放电那样简单,涉及到的粒子种类较多,氢等离子体中除包含电子（e）外‚还包含有各种氢离子（H^＋、‚H^＋2、‚H^＋3、H^－）、基态和电子激发态的氢原子及氢分子，可以对材料表面产生刻蚀和还原的作用，易于与物体表面分子反应形成新的物质如水、碳氢化合物等。

氢气等离子体的还原作用

氢气是一种还原性气体,可以在一定温度下将金属氧化物或金属盐类还原成金属单质,而在氢等离子环境下,可以在低温下实现需要高温加热才能发生的一些还原反应。

氢等离子体还原金属氧化物

氩氢等离子体清洗铜引线框架

引线框架封装仍是目前封装的主流‚铜合金由于具有良好的导热性能、电性能、加工性能以及较低的价格被用作主要的引线框架材料。但是铜的氧化物和其它一些污染物会造成模塑料与铜引线分层降低器件的可靠性进而影响到芯片粘接和引线键合的质量。

采用氢氩混合气体能够有效地去除引线框架金属层上的污染物。在清洗过程中氢等离子体能够去除氧化物而氩通过离子化能够促进氢等离子体数量的增加。

氢气等离子体钝化

多晶硅薄膜在大面积微电子学及液晶显示等领域有着广阔的应用，但多晶硅薄膜中含有大量的晶界，晶界缺陷态将产生一定的晶界势垒严重影响其电学性能。氢会饱和半导体材料硅的悬挂键，应用氢气等离子体能有效钝化这些缺陷态。此外它能中和电学上激活的浅杂质或深杂质，如空位-杂质络合物，或替位式的贵金属、过渡杂质等。氢的引入对发光器件、功率器件等是十分有利的。

在氢气等离子体状态下，氢向样品内部扩散并与其中的缺陷态结合形成饱和键，从而达到钝化材料内部缺陷态的目的。

在有带电离子存在的条件下，适当的高频电磁场能使低压氢气电离产生氢离子、活化的氢原子、氢分子和电子等混合的等离子体。在辉光放电过程中，电子温度高达10⁴～10⁵K，能量约16×10^－19J。这些电子通过非弹性碰撞几乎把全部能量耦合给氢气。因此H和H^＋具有远远高于氢分子热运动平均动能（～0．064×10^－19J）的能量。另一方面H是体积最小、重量最轻的原子所以室温下就能挤进硅表面而与缺陷作用。硅中H是间隙式杂质也是扩散最快的杂质进入样品的H或H^＋能迅速扩散填补各类型的空位缺陷。

利用氢等离子体钝化半导体材料中各种缺陷的研究已有许多。H或H^＋不但容易与悬挂键（空位等）结合，而且能够钝化硅中许多深杂质和热缺陷。