在芯片制造过程中,离子注入是其中一道重要的工序。如图,是离子注入工作原理示意图,离子经电场加速后沿水平方向进入速度选择器,然后通过磁分析器,选择出特定比荷的离子,经偏转系统后注入处在水平面上的晶圆(硅片)。速度选择器、磁分析器和偏转系统中匀强磁场的磁感应强度大小均为B、方向均垂直纸面向外;速度选择器和偏转系统中匀强电场的电场强度大小均为E、方向分别为竖直向上和垂直纸面向外。磁分析器截面是内外半径分别为R1和R2的四分之一圆弧,其两端中心位置M和N处各有一小孔;偏转系统中电场和磁场的分布区域是一棱长为L的正方体,晶圆放置在偏转系统底面处。当偏转系统不加电场和磁场时,离子恰好竖直注入到晶圆上的O点,O点也是偏转系统底面的中心。以O点为原点建立xOy坐标系,x轴垂直纸面向外。整个系统置于真空中,不计离子重力,经过偏转系统直接打在晶圆上的离子偏转的角度都很小。已知当α很小时,满足:sinα≈α,cosα≈1-12α2。

(1)求离子通过速度选择器后的速度大小v及磁分析器选择出的离子的比荷;
(2)当偏转系统仅加电场时,求离子注入到晶圆上的位置坐标(x1,y1);
(3)当偏转系统仅加磁场时,设离子注入到晶圆上的位置坐标为(x2,y2),请利用题设条件证明:y2=x1;
(4)当偏转系统同时加上电场和磁场时,求离子注入到晶圆上的位置坐标(x3,y3),并简要说明理由。
1
2
【答案】(1)离子通过速度选择器后的速度大小为,磁分析器选择出的离子的比荷为;
(2)当偏转系统仅加电场时,离子注入到晶圆上的位置坐标为(,0);
(3)证明如上
(4)当偏转系统同时加上电场和磁场时,离子在偏转系统内的运动可视为沿x轴和y轴两个分运动的合运动,由于分运动具有独立性。所以离子注入到晶圆上的位置坐标为(,)。
E
B
q
m
=
2
E
(
R
1
+
R
2
)
B
2
(2)当偏转系统仅加电场时,离子注入到晶圆上的位置坐标为(
L
2
R
1
+
R
2
(3)证明如上
(4)当偏转系统同时加上电场和磁场时,离子在偏转系统内的运动可视为沿x轴和y轴两个分运动的合运动,由于分运动具有独立性。所以离子注入到晶圆上的位置坐标为(
L
2
R
1
+
R
2
L
2
R
1
+
R
2
【解答】
【点评】
声明:本试题解析著作权属菁优网所有,未经书面同意,不得复制发布。
发布:2024/4/20 14:35:0组卷:192引用:3难度:0.6
相似题
-
1.如图1所示,在xOy坐标系中,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为l,紧靠极板的右边缘的有界匀强磁场区域由ΔAB0和矩形0BCD构成,其中∠OAB=60°,OD=OA.磁场方向垂直于xOy平面向里,D、A位于y轴上。位于极板左侧的粒子源沿x轴向右接连发射质量为m,电荷量为+q、速度相同的带电粒子,现在0~3t0时间内两板间加上如图2所示的电压,已知t=0时刻进入两板间的粒子,在t0时刻射入磁场时,恰好不会从磁场边界射出磁场区域且圆心在x轴上,上述l、m、q、t0为已知量,U0=
,不考虑P、Q两板电压的变化对磁场的影响,也不考虑粒子的重力及粒子间的相互影响,求:ml2qt02
(1)t=0时刻进入两板间的带电粒子射入磁场时的速度;
(2)匀强磁场的磁感应强度的大小及磁场区域的面积;
(3)t=t0时刻进入两板间的带电粒子在匀强磁场中运动的时间。发布:2024/12/30 0:0:1组卷:87引用:2难度:0.7 -
2.如图,半径为d的圆形区域内有磁感应强度为B的匀强磁场,磁场垂直圆所在的平面。一带电量为q、质量为m的带电粒子从圆周上a点对准圆心O射入磁场,从b点折射出来,若α=60°,则带电粒子射入磁场的速度大小为( )
发布:2025/1/6 0:30:5组卷:272引用:2难度:0.6 -
3.如图所示,三角形ABC内有垂直于三角形平面向外的匀强磁场,AB边长为L,∠CAB=30°,∠B=90°,D是AB边的中点。现在DB段上向磁场内射入速度大小相同、方向平行于BC的同种粒子(不考虑粒子间的相互作用和粒子重力),若从D点射入的粒子恰好能垂直AC边射出磁场,则AC边上有粒子射出的区域长度为( )
发布:2025/1/3 0:30:3组卷:302引用:1难度:0.5