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解答题 较难0.4 引用2 组卷729
离子注入是芯片制造中一道重要工序,如图是其工作示意图,离子源发出质量为m的离子沿水平方向进入速度选择器,然后从M点进入磁分析器(截面为内外半径分别为的四分之一圆环),从N点射出,MN分别为磁分析器边界和边界的中点,接着从棱长为L的正方体偏转系统上表面中心沿竖直注入,偏转后落在与偏转系统底面平行的距离为的水平面晶圆上(O为坐标原点)。已知各器件的电场强度均为E,磁感应强度均为B,偏转系统中的电场、磁场方向与晶圆面x轴正方向同向。不计离子重力,打在晶圆上的离子,经过偏转系统的角度都很小。当很小时,有。求:
(1)离子通过速度选择器后的速度大小v及磁分析器选择出来离子的电荷量;
(2)偏转系统仅加电场时,离子在穿出偏转系统整个过程中电势能的变化量;
(3)偏转系统仅加磁场时,离子注入晶圆的位置坐标(用L表示)。
2023·重庆·二模
知识点:基于速度选择器的质谱仪粒子由磁场进入电场 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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芯片制造过程有极其复杂的工艺,其中离子注入是一道重要的工序,该工作原理如图所示:离子经加速后沿水平方向进入速度选择器,离子在速度选择器中做匀速直线运动,然后通过磁分析器,选择出特定比荷的离子,经偏转系统后注入到水平面内的晶圆(硅片)处。速度选择器中匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外,匀强电场场强大小为E,方向竖直向上;磁分析器截面是内外半径分别为的四分之一圆环,其两端中心位置MN处各有一个小孔,磁分析器中匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外;偏转系统中电场和磁场的分布区域是同一边长为L的正方体,底面与晶圆所在的水平面重合,偏转系统中匀强磁场的磁感应强度大小为B、匀强电场场强大小为E,它们的方向均垂直纸面向外;从磁分析器N处小孔射出的离子自偏转系统上表面的中心射入,当偏转系统不加电场及磁场时,离子恰好竖直注入到晶圆上的O点。以O点为坐标原点,偏转系统中B的方向为x轴正方向,水平向左为y轴正方向,建立平面直角坐标系。整个系统置于真空中,不计离子重力,打到晶圆上的离子经过电场和磁场偏转的角度都很小,而当很小时,有以下近似计算:。求:

(1)离子的电性及通过速度选择器后的速度大小;

(2)从磁分析器出来的离子的比荷;

(3)偏转系统同时加上电场和磁场时,离子注入晶圆的位置坐标。

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