芯片是国家科技的心脏。在硅及其化合物上进行蚀刻是芯片制造中非常重要的环节。三氟化氮(NF3)、四氟化碳(CF4)是常见的蚀刻剂。
(1)高纯三氟化氮对二氧化硅具有优异的蚀刻速率和选择性。
①二氧化硅的晶胞结构如图-1所示,二氧化硅晶体中硅原子周围最近的硅原子有 44个。

②工业上常采用F2直接氟化尿素[CO(NH2)2]的方法生产NF3,得到的NF3中常含有少量CF4,常温下,三种物质在水中的溶解性大小顺序为:CF4<NF3<NH3,原因是 CF4是非极性分子,NF3、NH3均为极性分子,但NH3的极性比NF3大,且NH3更易与水形成分子间氢键CF4是非极性分子,NF3、NH3均为极性分子,但NH3的极性比NF3大,且NH3更易与水形成分子间氢键。
(2)四氟化碳的一种蚀刻机理是:CF4在等离子体的条件下产生活性自由基(▪F),该自由基易与硅及其化合物中的硅原子结合生成SiF4气体从而达到蚀刻目的。用CF4(g)进行蚀刻时常与氧气混合,当混合气体的流速分别为80mL•min-1和100mL•min-1时,蚀刻速率随混合气体中O2和CF4体积之比[V(O2)/V(CF4)]的变化如图-2所示。
①a点蚀刻速率比b点快的原因是 a点产生活性自由基(▪F)的浓度大a点产生活性自由基(▪F)的浓度大。
②蚀刻速率随V(O2)/V(CF4)先升高后降低的原因是 O2与CF4中的C元素反应生成CO(或CO2),O2的体积分数增大,有利于产生更高浓度的活性自由基(▪F);随着O2体积分数的继续增加,CF4的含量减小,产生活性自由基(▪F)的浓度减小O2与CF4中的C元素反应生成CO(或CO2),O2的体积分数增大,有利于产生更高浓度的活性自由基(▪F);随着O2体积分数的继续增加,CF4的含量减小,产生活性自由基(▪F)的浓度减小。
(3)NF3是一种强温室气体,消除大气中的 NF3对于环境保护具有重要意义。国内某科研团队研究了利用氢自由基(•H)的脱氟反应实现NF3的降解。降解生成•NF2和HF的两种反应历程如图-3所示。其中直接抽提反应是降解的主要历程,原因是 直接抽提反应的活化能小,反应步骤少直接抽提反应的活化能小,反应步骤少。

【考点】晶胞的计算.
【答案】4;CF4是非极性分子,NF3、NH3均为极性分子,但NH3的极性比NF3大,且NH3更易与水形成分子间氢键;a点产生活性自由基(▪F)的浓度大;O2与CF4中的C元素反应生成CO(或CO2),O2的体积分数增大,有利于产生更高浓度的活性自由基(▪F);随着O2体积分数的继续增加,CF4的含量减小,产生活性自由基(▪F)的浓度减小;直接抽提反应的活化能小,反应步骤少
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:34引用:1难度:0.6
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