大多數的刻蝕和CVD等離子體源都使用射頻功率。射頻功率能產生一個交流電場，并能快速改變方向。

電子在射頻電場正周期中快速加速并開始碰撞，如離化、激發及分解，并在負周期中重復這些過程。

由于離子太重無法立即對這個交流電場做出反應，所以大部分射頻能量都被反應快且重量輕的電子吸收。

這個過程如同摩托車與大卡車同時開在公路上，每一個交叉路口都有停車標志，摩托車不論起跑和停止都很快，而大卡車起跑慢，停下來也慢。

因此可以看出在這種公路上，摩托車的平均速度比大卡車快得多。

低頻功率時，離子所獲得的能量比在高頻功率獲得的能量稍高。低頻使離子有較多的反應時間，所以能把離子加速到具有較高的能量，也因此能夠提供更多的能量在離子轟擊上。

無論是哪種情況，等離子體中電子的溫度總是比離子或中性分子的高，熱速率可以表示為：

v=(kT/m)1/2

其中，k是玻爾茲曼常數，T為溫度,m是粒子質量。對于射頻功率在兩個平行電極內所產生的等離子體或電容耦合型等離子體，電子的溫度大約為2eV。這里的電子伏特(1 eV)相當于11594 K或11321℃。電子的熱速度可以計算為：

ve=1.33x107mph(溫度T以eV為單位)

電子在等離子體中的移動速度比航天飛機的移動速度還快。氯離子溫度為0.05eV,氯離子(Ar+)的加熱速度vi=3.46xl04cm/s=774mph。離子的移動速度大約和飛機相同，但比電子要慢得多。

磁場中的帶電粒子

在磁場中，帶電粒子所受的磁場力相當于:

F=qv×B

其中，q是粒子的電荷，v是粒子的速度，B是磁場線密度或磁場強度。由于磁場力總是和粒子速度相互垂直，所以帶電粒子將沿著磁場線呈螺旋狀，這種運動稱為螺旋運動(見下圖)。

帶電粒子在磁場中的螺旋運動是等離子體的一個重要特征，在半導體工藝中有許多應用。電容耦合型等離子體刻蝕反應室都帶有磁場線圈，通過產生磁場形成電子的螺旋運動，這有助于在低壓下產生并維持高密度的等離子體。電子回旋共振(ElectronCyclotronResonance,ECR)是最普遍的高密度等離子體源之一，它使用了磁場和微波功率源。

當微波頻率和電子的回旋頻率相等時，微波就與電子產生共振且在相當低的壓力下產生高密度等離子體。

離子注入機是另一種使用磁場的工藝機臺。對于離子注入機內的分析儀，磁場線圈直流產生的強磁場能夠使高能離子軌道發生彎曲。

由于電荷/質量(g/m)比不同，離子在磁場中的軌道也不同，因此它們將從磁場中的不同位置發射岀來。

這樣可以精確選擇所需要的離子，并舍棄不需要的離子。

帶電粒子環繞磁場線的頻率稱為螺旋轉動頻率，即Ω，可表示為：

Ω=qB/m

對于具有固定電荷和特定質量的帶電粒子，可以發現其螺旋轉動頻率主要取決于磁場強度8。電子的螺旋轉動頻率是2.8B(高斯)。

回旋的半徑稱為螺旋轉動半徑(Gyroradius,p),可表示如下：

p=v/Q

其中，其中v是與磁力線垂直的粒子速度。對于一個電子，螺旋轉動半徑pe(cm)=2.38Te1/2/g；其中Te是以電子伏特(eV)為單位的電子溫度，B的單位是高斯。

離子螺旋轉動半徑可表示為:pi(cm)=102(ATi)1/2/ZB。其中A是離子的重量，Z是離子所帶的離化電荷數，這兩個數值均為整數。離子的質量mion=Amp,其中mp是質子的質量，相當于1.67x10-27g：離子的電荷q=Ze,其中電子的電量e=1.6x10-19C。

審核編輯：劉清