辉光放电时,气体被击穿,有一定的导电性,这种具有一定导电能力的气态混合物是由正离子、电K4B1G0846E-HCGA子、光子以及原子、原子团、分子和它们的激发态所组成的,称为等离子体。等离子体内带电粒子所带正、负电荷的数目相等,宏观上呈现电中性。

   PECVD溅射及干法刻蚀等多个集成电路单项工艺中应用的等离子体,通常都是选择在气体的反常辉光放电区,因为在此区域电流是随着电压增加而线性增大的,相对于正常辉光放电区等离子体中的电子和正离子数量较多,能量密度也就较高。

    直流辉光放电形成的等离子体,是物质的一种非热平衡状态的存在形态。其中,电子能量高于周围环境中的其他粒子。例如,真空度约为1Pa的气体,在反常辉光放电时等离子体中电子的平均动能E大约为2eV,这些电子的温度为23000K。电子温度是描述电子能量的一个概念。相应分子和中性原子的温度只300~500K,电子的能量比周围其他粒子高得多,有时也称为热电子。

    粒子温度不同运动速率也就不同,粒子的热运动速率v可由其温度T和质量″获得,电子的平均运动速率约为9,5×105m/s。而如果辉光放电气体是惰性气体氩,氩的原子质量远大于电子,原子或离子的温度又远低于电子,其平均运动速率约为5×1o2m/s。电子与原子(分子)或离子的平均运动速率约差三个数量级。

   在辉光放电等离子体中,电子的能量、速率远高于离子的能量与速率。因此电子不仅是等离子体导电过程中的主要载流子,而且在粒子的相互碰撞、电离过程中也起着极为重要的作用。如果气体是由原子A、B组成的分子AB,在气体反常辉光放电中出现的过程有如下几种。