电子回旋共振ECR放电
半导体工艺及芯片制造技术问题答案(全).
常用术语翻译active region 有源区2.active component有源器件3.Anneal退火4.atmospheric pressure CVD (APCVD) 常压化学气相淀积5.BEOL（生产线）后端工序6.BiCMOS双极CMOS7.bonding wire 焊线，引线8.BPSG 硼磷硅玻璃9.channel length沟道长度10.chemical vapor deposition (CVD) 化学气相淀积11.chemical mechanical planarization (CMP)化学机械平坦化12.damascene 大马士革工艺13.deposition淀积14.diffusion 扩散15.dopant concentration掺杂浓度16.dry oxidation 干法氧化17.epitaxial layer 外延层18.etch rate 刻蚀速率19.fabrication制造20.gate oxide 栅氧化硅21.IC reliability 集成电路可靠性22.interlayer dielectric 层间介质（ILD）23.ion implanter 离子注入机24.magnetron sputtering 磁控溅射25.metalorganic CVD(MOCVD)金属有机化学气相淀积26.pc board 印刷电路板27.plasma enhanced CVD(PECVD) 等离子体增强CVD28.polish 抛光29.RF sputtering 射频溅射30.silicon on insulator绝缘体上硅（SOI）第一章半导体产业介绍1. 什么叫集成电路？写出集成电路发展的五个时代及晶体管的数量？(15分)集成电路：将多个电子元件集成在一块衬底上，完成一定的电路或系统功能。
集成电路芯片/元件数产业周期无集成 1 1960年前小规模(SSI) 2到50 20世纪60年代前期中规模(MSI) 50到5000 20世纪60年代到70年代前期大规模(LSI) 5000到10万 20世纪70年代前期到后期超大规模(VLSI) 10万到100万 20世纪70年代后期到80年代后期甚大规模(ULSI) 大于100万 20世纪90年代后期到现在2. 写出IC 制造的５个步骤？(15分)Wafer preparation(硅片准备)Wafer fabrication (硅片制造)Wafer test/sort (硅片测试和拣选)Assembly and packaging (装配和封装)Final test(终测)3. 写出半导体产业发展方向？什么是摩尔定律？(15分)发展方向：提高芯片性能——提升速度(关键尺寸降低,集成度提高,研发采用新材料)，降低功耗。
回旋共振的原理及应用
回旋共振的原理及应用1. 简介回旋共振是一种物理现象，它是指在强磁场中，带电粒子在外加高频电场作用下，沿着螺旋轨道运动的现象。
该现象广泛应用于物理学、化学、医学等领域。
本文将介绍回旋共振的原理及其在不同领域中的应用。
2. 回旋共振的原理回旋共振的原理基于带电粒子在强磁场和高频电场中的相互作用。
当带电粒子在外加磁场中运动时，其感受到的洛仑兹力会改变其轨道。
同时，外加的高频电场通过与粒子的电荷相互作用，使得粒子的运动轨迹呈现出螺旋形。
3. 回旋共振的应用3.1 粒子加速器回旋共振在粒子加速器中得到了广泛应用。
当带电粒子通过加速器时，通过加强磁场和外加高频电场的作用，可以使得粒子的能量不断增加。
这种方法被用于加速粒子，如在核物理研究中，用于加速质子和离子。
3.2 核磁共振成像回旋共振也被成功应用于核磁共振成像（MRI）技术中。
在MRI中，通过在人体或物体周围建立强磁场，然后通过高频电场激发被测物体中的核自旋。
通过检测核自旋放松过程中的信号，可以获得物体的高分辨率图像。
3.3 化学分析在化学分析中，回旋共振被广泛应用于核磁共振波谱学（NMR）和电子自旋共振（ESR）等技术中。
这些技术通过探测样品中的核自旋或电子自旋运动状态，可以获得关于样品内部结构和化学性质的信息。
3.4 医学诊断回旋共振在医学诊断中具有重要作用。
核磁共振成像技术已成为常规诊断手段之一，在医院中广泛应用于检查人体内部器官和组织的状况。
此外，比如在放射治疗中，也可以利用回旋共振技术对肿瘤等异常组织进行定位和精确治疗。
4. 风险和挑战虽然回旋共振技术在各个领域中取得了巨大成功，但也面临一些风险和挑战。
例如，在粒子加速器中，需要处理高能量粒子的安全问题；在医学诊断中，需要保护患者的安全，并确保正确的成像和诊断结果等。
5. 结论回旋共振是一种重要的物理现象，其原理的应用涵盖了物理学、化学、医学等多个领域。
粒子加速器、核磁共振成像和医学诊断是回旋共振技术应用的典型例子。
电子回旋共振等离子体沉积
ECR-CVD machine
优点
• 降低CVD成膜温度 • 获得高质量的导电薄膜 • 获得各种其他薄膜，如绝缘介质薄膜，合 金薄膜等
电子回旋共振等离子体沉积
(ECR-CVD) 09微电2
什么是电子回旋共振(ECR)？
• 在875GS（高斯）的磁场中，电子受洛伦 兹力发生回旋运动，同时，在此区域内存 在2.45GHZ的微波，电子的回旋运动和微 波就会发生共振现象。
什么是等离子体？
• 等离子体又叫做电浆，是由部分电子被剥 夺后的原子及原子被电离后产生的正负电 子组成的离子化气体状物质，它广泛存在 于宇宙中，常被视为是除去固、液、气外， 物质存在的第四态。等离子体是一种很好 的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以 捕捉、移动onal!
沉积过程
• 电子在微波电场中将被不断同步、无碰撞 加速而获得的能量大于离子获得的能量， 如果在两次碰撞之间电子共振吸收微波的 能量大于气体粒子的电离能、 分子离解能 或某一状态的 • 激发能，那么将产生碰撞电离、分子离解 和粒子激活，从而实现等离子体放电和获 得活性反 • 应粒子，形成高密度的 ECR 低温等离子体。
ecr 等离子体 解离二氧化碳
ecr 等离子体解离二氧化碳ECR (电子循环共振) 是一种高频电磁波加热技术，可用于解离二氧化碳 (CO2) 等离子体。
本文将介绍ECR技术的原理、应用和优势。
一、ECR技术原理ECR技术利用高频电磁波与等离子体中的电子发生共振，进而加热等离子体，提高其能量，从而实现解离。
在ECR装置中，等离子体通常由电子、离子和中性粒子组成，其中电子是主要的能量携带者。
ECR技术主要包括以下几个步骤：1. 提供高频电磁波：通过微波源产生高频电磁波，并通过波导传输到ECR装置中。
2. 电磁波与等离子体共振：高频电磁波在ECR装置中形成一个磁场，与等离子体中的电子发生共振，加速电子的运动。
3. 电子加热等离子体：共振加速的电子与等离子体发生碰撞，将能量传递给等离子体，使其温度升高，从而实现解离二氧化碳等反应。
二、ECR技术应用1. 化学合成：ECR技术可用于化学合成过程中的二氧化碳解离，提供反应所需的离子能量，加速反应速率，提高产物纯度。
2. 环境保护：二氧化碳是温室气体的主要成分之一，ECR技术可用于二氧化碳的解离和转化，从而减少温室气体排放，并探索二氧化碳的再利用途径。
3. 能源开发：ECR技术可用于氢能源的生产，通过解离二氧化碳获得氢气，作为清洁能源的替代品，减少对传统化石燃料的依赖。
三、ECR技术的优势1. 高效能量传递：ECR技术通过共振加速电子，实现了高效能量传递给等离子体，提高了解离效率。
2. 温和反应条件：ECR技术在解离过程中对反应体系施加的热量较小，可以避免一些传统热解反应中的副反应和能量损失。
3. 环境友好：ECR技术可利用二氧化碳等废弃气体进行解离，减少了对环境的污染，并有助于实现废物资源化利用。
ECR技术是一种利用高频电磁波加热等离子体的技术，可用于解离二氧化碳等反应。
它具有高效能量传递、温和反应条件和环境友好等优势，适用于化学合成、环境保护和能源开发等领域。
随着对清洁能源和环境保护的需求不断增加，ECR技术有望在未来得到更广泛的应用和发展。
ECRIT等离子体特性数值模拟分析
ECRIT等离子体特性数值模拟分析
贺亚强;耿海;吴先明;王紫桐;孙新锋;吴辰宸;蒲彦旭
【期刊名称】《航天器工程》
【年(卷),期】2024(33)2
【摘要】针对航天器推进系统电子回旋共振离子推力器(ECRIT)电离效率易受放电室结构参数和工作参数影响,主要技术参数之间存在耦合不能单独优化的问题,文章采用多物理场仿真软件开展数值模拟,利用自适应函数细化电子回旋共振(ECR)区网格法提高仿真精度,探究不同磁路结构参数、工质气体、天线构型、微波功率对ECR推力器性能的影响规律,使电子在ECR区能够获得最大能量,经部分试验验证(微波输入功率和工质气体对放电影响),结果表明:磁环间距、内磁环-波导小端面距离和磁体高度对ECR区的分布影响较大,磁体宽度的影响较小;氙气的电子数密度高于氩气;L型天线电子密度和功率沉积高于杆天线;电子数密度和碰撞功率损耗随着入射微波功率增大而增大,可为ECR推力器设计提供参考。
【总页数】11页(P84-94)
【作者】贺亚强;耿海;吴先明;王紫桐;孙新锋;吴辰宸;蒲彦旭
【作者单位】兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】V439
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ECR离子源学习总结
读《离子的喷泉——电子回旋共振离子源》张翔2011年8月29日1.离子源的相关基本知识：1.1 离子源概说：原子是由原子核和核外电子构成，当原子核外层电子被剥掉一个或几个，即形成了离子。
被剥离的电子数目称为离子的电荷态。
一台离子源的性能根本上是由电离室（放电室）内等离子体的性质决定的。
而等离子体的性质与下列因素密切相关：周围的磁场和电场分布；放电室表面状况及伴随所发生的相关效应；放电室内工作气压；为加工离子源所涉及到的工艺。
从离子源中引出的离子束必须在真空管道中传输，管道内真空度必须足够好，一般要求它的密度比大气密度的十亿分之一还要小。
否则管道内剩余气体的原子会与离子束的离子“碰撞”，使离子从剩余气体的原子中俘获电子而损失掉。
从离子源中喷射出来的离子并不都是沿着平行于管道中心轴线运动，而是与中心轴线成一定的夹角，也就是说，从离子源中出来的离子有一定的发散度，如果没有外界力的作用使其改变方向，则随着传输距离的增加，许多离子就会打到管壁上损失掉。
在这一点上，离子束与光束很类似，为了防止发散，都需要利用透镜聚焦束流。
聚焦透镜一般都是利用电场或磁场使带电粒子在横向受一定的作用力，从而迫使带电粒子靠近中心轴线。
离子源系统一般是由：放电室，引出部分，聚焦透镜，分析选择器，和测量部分组成。
其中分析选择器是用于筛选不同同位素和电荷态离子的，与以前学的速度选择器不同。
1.2 离子的产生：我们知道，当原子中的电子从外界获得能量时，可以从低能级跃迁到高能级，这种原子称为受激原子。
当这种能量大到一定数值时，原子中的外层电子就可逃脱原子核的束缚，变成自由电子。
我们称这种情况的原子被电离成自由电子和正离子。
原子被电离的方法有很多，可以通过电子与原子的碰撞（将电子的动能部分地转移给原子，使其激发，物理机制是量子力学的内容）；原子和原子的碰撞；光子对原子的作用；电子或离子作用在固体表面；固体电极表面电场非常强时，也会由表面释放出电子，产生电离。
气体放电等离子体及应用的研究进展
气体放电等离子体及应用的研究进展石峰;王昊【摘要】由于气体放电在材料处理、热核聚变、环境净化以及等离子体推力器等各个前沿科学领域中具有广泛的应用.为了推动气体放电及等离子体理论与应用技术的研究和发展,综述了近年来各种典型气体放电机理的发展.分析了直流辉光放电、介质阻挡放电、大气压辉光放电、电子回旋共振放电、容性耦合射频放电的国内外研究现状,最后介绍了气体放电等离子体的应用领域.%Gas discharge is the main way to produce low temperature plasma,and exists widely in people's daily life. Its development has a great impact on the development of high-tech economy and the transformation of traditional indus-tries.In this paper,the classification and principle of gas discharge,the conditions of dischargeand Characteristics of gas discharge plasma are described.Finally,the application fields of gas discharge plasma are introduced.【期刊名称】《真空与低温》【年(卷),期】2018(024)002【总页数】6页(P80-85)【关键词】气体放电;直流放电;射频放电;介质阻挡放电;容性耦合射频放电;等离子体应用【作者】石峰;王昊【作者单位】河南理工大学物理与电子信息学院,河南焦作454000;河南理工大学物理与电子信息学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】O530 引言在自然状态下，气体通常处于绝缘状态，但是在外加电场时，气体分子就被电离成电子和离子，因此，气体放电是产生低温等离子体的主要方式[1]。
ecr离子源原理
ecr离子源原理ECR离子源是一种常用于离子束蚀刻和离子注入等应用的离子源。
ECR是英文“Electron Cyclotron Resonance”的缩写，指的是电子回旋共振。
ECR离子源的原理就是利用电磁场和微波场来加热和激发被加热介质中的电子，使其能量增加，从而形成高能电子束。
这些高能电子与被加热介质中的原子或分子发生碰撞，将其电离成离子，从而形成离子束。
ECR离子源的工作原理可以分为三个主要步骤。
首先，通过外加的恒磁场和高频微波场，形成一个稳定的电子回旋轨道。
这个电子回旋轨道在恒磁场的作用下，使得电子受到一个向心力，不断绕着回旋轨道运动。
其次，微波场会通过与电子回旋轨道的频率匹配，将能量传递给电子。
这样，电子的能量就会逐渐增加。
最后，加热介质中的原子或分子与高能电子发生碰撞，被电离成离子。
这些离子在恒磁场的引导下，沿着电子回旋轨道被加速并聚焦，形成一个稳定的离子束。
ECR离子源的工作原理可以通过以下几个方面来解释。
首先，恒磁场的作用可以使得电子回旋运动，形成一个稳定的轨道。
这个恒磁场是通过外部提供的磁场产生的，通常使用超导磁体来提供稳定的磁场。
其次，高频微波场的作用是将能量传递给电子。
微波场的频率需要与电子回旋的频率匹配，这样才能有效地将能量传递给电子。
最后，加热介质中的原子或分子与高能电子发生碰撞，被电离成离子。
这个过程需要满足一定的条件，如电子的能量和速度需要达到一定的阈值，才能将原子或分子电离成离子。
ECR离子源的原理在离子束蚀刻和离子注入等应用中具有重要的意义。
在离子束蚀刻中，ECR离子源可以提供高能的离子束，用于去除材料表面的部分物质，从而实现微细加工。
在离子注入中，ECR 离子源可以提供高纯度的离子束，用于将离子注入到材料中，改变其物理和化学性质。
这些应用对于微电子器件和材料科学等领域具有重要的意义。
ECR离子源是一种利用电磁场和微波场加热和激发电子，将原子或分子电离成离子的设备。
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1. 2. 3. 4.
物理模型 理论方法 数值模拟 诊断分析
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1. 物理模型
Univ. Elec Sci & Tech of China Theory and Computer Simulation Lab.
2.1 电磁场的求解 2.2 电流源的求解 2.3 推动带电粒子运动 2.4 带电粒子与边界的相互作用
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2.1 电磁场求解
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设系统的半径为常数R0，考虑正交模式TEmn，圆波导系统中任意场可以表示为：
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实验研究
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Байду номын сангаас
在实验方面，人们已经可以通过: Langmuir探针 Doppler-Shifted 激光感应荧光计 激光Thomson scattering
光谱法
substrate
2.45GHZ microwaves
Magnetic field lines
solenoids
图1 ECR放电系统
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1. 物理模型
Univ. Elec Sci & Tech of China Theory and Computer Simulation Lab.
图2 外加静磁场分布 (Convergence-type)
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至今为止，理论及模拟工作相对较少，而且尚不成熟，其与实验 研究工作的不同步主要是因为：
1. ECR放电中的各种物理过程变化很快，各种粒子运动的 时间又不同步，这导致模拟的计算量非常大；
近20年来，经过众多学者的不断努力，相继在ECR放电、ECR等离子体 源特性的模拟中提出了三类模型：粒子模型、流体模型、混合模型。
模拟模型
流体模型 静电 模型 电磁 模型
粒子模型
混合模型 静电 模型 电磁 模型
PIC/MCC
静电 模型 电磁 模型 静电 模型
PIC
电磁 模型
MCC
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Outline
其中
(i ) cs(i ) cmn (R, ) 为i极化，TEs(TEmn)模式场的横向波函数
由真空中的麦克斯韦方程组来求解自洽电磁场分布。
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2.1 电磁场求解
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(1) (1) (2) (2) E ETS ( z, t ) e c E ( z , t ) e c s TS s z z s
2 2
(1) (2) (1) (1) (1) (2) (2) (2) B BTS ( z , t ) cs(1) BTS ( z , t ) cs(2) ez BLS ( z , t )kcs cs BLS kcs cs s s
( j ) B ( j) ( c dA c (cu ) ( E )dA A u ) A t
B ( j) ( j) c e dA c cu ez ( E )dA A u z A t ( j ) E ( j) ( j) ( e c ) dA c ( e c ) B dA 4 J ( e c )dA z u z u z u A A A t
应用意义
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随着低温等离子体在微电子工业的广泛应用和快速发展，对低气压
、高密度等离子体源的需求与日俱增。目前可采用(电子回旋共振)ECR
放电、感应耦合射频放电、螺旋波放电等方式生成。ECR放电生成的等 离子体具有高密度、运行气压低、高电离度、大体积、均匀、无电极污 染、设备简单、参数易于控制等优点，广泛应用于刻蚀、薄膜沉积、离 子注入、溅射、表面清洁等。ECR放电还可以产生高密度、高电荷态离 子束，该离子束在原子物理、核物理、高能物理，甚至工业应用等方面 均已经被广泛应用。
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Outline
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1. 2. 3. 4.
物理模型 理论方法 数值模拟 诊断分析
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2. 理论方法
Univ. Elec Sci & Tech of China Theory and Computer Simulation Lab.
微波干涉仪 能量分析仪 等来进行诊断。但由于ECR放电复杂的变化过程，使得仅仅利用实验 是无法深刻理解其物理机制和瞬态过程的，而且诸如：ECR加热、粒子的 输运过程、带电粒子能量分布和角分布，对实际的应用起直接的指导作 用，这些都需要对ECR放电进行深入的理论及模拟研究。
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理论及模拟研究
2. 由于ECR放电中电子回旋共振的特征，使得二维甚至是 三维的模拟才较符合实际的物理过程，而维数的增加会 导致模拟的计算量呈数量级的增长； 3. ECR放电系统结构复杂多样，控制放电的参数很多，无 形之中又增加了理论研究的难度。
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理论及模拟研究
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第十三届全国等离子体科学技术会议 成都 2007.08
Univ. Elec Sci & Tech of China Theory and Computer Simulation Lab.
电子回旋共振放电的数值模拟
报告人：金晓林
电子科技大学 物理电子学院 理论与计算机模拟研究室
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