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Wisman Hochspannungsnetzteil im Bereich Plasma Breites Anwendungsspektrum

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Spezifikation der Anwendung

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Was ist Plasma?

Plasma ist ein Zustand der Materie mit höherer Energie als Gas. Im Allgemeinen existiert Materie in drei Zuständen: fest, flüssig und gasförmig. Wenn die Temperatur steigt, wird ein Feststoff zu einer Flüssigkeit und einem Gas.

So wird beispielsweise Wasser in seinem kristallinen Zustand zu einem Feststoff namens Eis, bei steigender Temperatur zu flüssigem Wasser und bei weiter steigender Temperatur zu einem Gas namens Wasserdampf. Die Menge an Energie, die ein Stoff besitzt, bestimmt also seinen Aggregatzustand.

Materie hat normalerweise Elektronen, die sich um ihren Kern bewegen. Der Kern ist positiv geladen und besteht aus Protonen und Neutronen. Da die Elektronen jedoch negativ geladen sind, werden sie durch die Coulomb-Kraft vom Kern angezogen und bewegen sich immer um den Kern herum.

Wenn die Temperatur des Gases jedoch weiter ansteigt und einen extrem energiereichen Zustand von einigen tausend Grad Celsius erreicht, trennen sich die um den Kern kreisenden Elektronen von den Atomen (ionisieren) und werden instabil. Dieser Zustand ist das Plasma.

In einem ionisierten und instabilen Zustand sendet das Plasma Licht und elektromagnetische Wellen aus und scheint zu glühen, während es Energie freisetzt und versucht, in einen stabilen Zustand zurückzukehren. Außerdem ist der Strom sehr leicht fließend, was auch durch eine erhöhte Bewegung der Elektronen aufgrund der elektromagnetischen Kraft gekennzeichnet ist.

Obwohl Plasma ein besonderer Zustand zu sein scheint, wird er in der Natur häufig beobachtet. Donner und Aurora sind nur einige davon. In der Industrie wird es auch zur Herstellung von Leuchtstofflampen, Plasmabrennern und Halbleitern verwendet.

Plasma in einem Halbleiter

Hier sind drei Beispiele für Plasmen, die in der Halbleiterherstellung verwendet werden.

(1) Plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD)

Die plasmagestützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) wird bei der Herstellung von Siliziumhalbleitern zur Bildung von Siliziumnitrid- (SiN) und Siliziumoxidschichten (SiO 2) verwendet.

Das auf das Substrat geleitete Gas wird durch Gleichstrom, Hochfrequenzstrom oder Mikrowellen in ein Plasma umgewandelt, um neutrale Anregungsteilchen zu aktivieren. Es handelt sich um ein Verfahren zur Bildung einer dünnen Schicht durch Auslösung einer chemischen Reaktion auf einem Substrat und Abscheidung des daraus resultierenden Materials.

Im Vergleich zur herkömmlichen Wärmebehandlungsmethode (thermisches CVD-Verfahren) zeichnet es sich dadurch aus, dass dünne Schichten bei niedrigen Temperaturen gebildet werden können. Da keine Heizvorrichtung verwendet wird, können auch unebene Substrate und komplexe Formen bearbeitet werden.

(2) Plasma-Trockenätzung

Beim Ätzen werden Rillen und Muster in die Oberfläche des Substrats gemeißelt. Traditionell wurden Nassätzverfahren mit Ätzlösungen verwendet. In den letzten Jahren hat sich jedoch das Trockenätzen mit Ätzgasen oder Ionen durchgesetzt.

Das Plasma-Trockenätzen ist eine Technik, bei der die Oberfläche eines Substrats durch Schaben mit Plasma geätzt wird. Es wird auch als chemisch-physikalisches Ätzverfahren bezeichnet.

Wie bei der Plasma-CVD strömt das Gas an die Oberfläche des Substrats und wird zu Plasma. An diesem Punkt stoßen die Ionen mit dem Substrat zusammen und fördern eine chemische Reaktion mit den im Plasma enthaltenen Stoffen. Auf diese Weise lässt sich die Oberfläche des Substrats auf atomarer Ebene präzise abkratzen.

Im Gegensatz zum Nassätzen fällt keine Abfallflüssigkeit an, so dass es sich nicht nur um ein sauberes Verfahren handelt, sondern auch eine genauere Bearbeitung möglich ist als beim Nassätzen.

Tieferes Ätzen kann auch zum Trennen von Halbleiterchips verwendet werden, was als Plasmaschneiden bekannt ist.

(3) Plasmareinigung

Die Plasmareinigung ist eine Reinigungstechnologie, bei der Plasma verwendet wird, um organische Stoffe wie Öl, die an der Oberfläche des Substrats haften, zu zersetzen und zu verdampfen. Es handelt sich um eine Trockenreinigungsmethode, bei der weder Wasser noch Reinigungslösungen zum Einsatz kommen, und sie bietet einen hohen Reinigungsgrad, ohne Rückstände zu hinterlassen.

Die Plasmareinigung kann die Oberfläche des behandelten Objekts auch hydrophil machen, indem sie molekulare Bindungen aufbricht und die Oberfläche mit Hydroxylgruppen modifiziert. In der Halbleiterherstellung wird es auch verwendet, um strukturierten PDMS-Oberflächen (Dimethylpolysiloxan) Hydrophilie zu verleihen, um die Haftung der Struktur zu verbessern.