二氧化硅薄膜在半导体器件生产上的应用

干法氧化通常用来形成要求薄、界面能级和固定电荷密度低的薄膜。湿法氧化通常用来形成作为器件隔离用的比较厚的二氧化硅膜。干法氧化成膜速度慢于湿法。当SiO2膜较薄时，膜厚与时间成正比。SiO2膜变厚时，膜厚与时间的平方根成正比。因而，要形成较 厚的SiO2膜，需要较长的氧化时间。SiO2膜形成的速度取决于经扩散穿过SiO2膜到达硅表面的O2及OH基等氧化剂的数量的多少。湿法氧化时，因OH基在SiO2膜中的扩散系数比O2的大。氧化反应时，Si 表面向深层移动，距离为SiO2膜厚的0.44倍。因此，不同厚度的SiO2膜，去除后的Si表面的深度也不同。SiO2膜为透明，通过光干涉来估计膜的厚度。这种干涉色的周期约为200nm，如果预告知道是几次干涉，就能正确估计。热氧化的生长也会影响底下硅的掺杂。如果杂质比硅更可以溶于氧化物，那么在氧化的过程中，它会从硅中迁移到氧化物中。这样硅表面就变成杂质的耗尽区。硼更好溶于氧化物而不是硅，所以它会转移到氧化物中。这个效应有时叫做boron suckup。相反的，如果杂质更容易溶于硅而不是氧化物，那么氧化硅界面会把杂质推到硅里，在表面形成一个本地的更高的掺杂水平。磷（就像砷和锑）迁移到硅中，所以随着氧化的进行，他们会聚集到表面来。这个效应有时叫做phosphorus pileup或者phosphorus plow。在这两种情况中，前氧化掺杂水平是个常数，由于隔离,靠近表面的杂质浓度都是互不相关的。隔离机制的存在使设计集成器件的杂质水平更复杂。硅的掺杂也影响氧化物的生长速度。N＋扩散区通过叫做dopant-enhanced oxidation的过程能加速它附近的氧化物的生长。因为donor干扰了氧化物界面的原子键，引起了断层和其他的结构缺陷。这些缺陷加速了氧化和上面氧化物的生长。在长时间的热驱动和氧化之前，重掺杂的N+沉积发生的比较早时，这个效应更明显。N＋扩散区上的氧化层比周围地区上的氧化层厚。4.4 二氧化硅的性质及其在单晶硅太阳池中的应用4.4.1二氧化硅的主要物理性质二氧化硅（SiO2）是自然界中广泛存在着的物质。水晶石、石英砂就是天然的二氧化硅。在半导体器件生产中使用的石英管和石英器皿都是用二氧化硅材料制成的。

二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode)，另外，还有早期的真空电子二极管；

它是一种具有单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，

这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的转导性。

一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。

在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。当外加电压等于零时，由于p-n

结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，

这也是常态下的二极管特性。

1.氧气的某些用途和负作用

一．氧是心脏的“动力源”

氧是人体进行新陈代谢的关键物质，是人体生命活动的第一需要。呼吸的氧转化为人体内可利用的氧，称为血氧。血液携带血氧向全身输入能源,血氧的输送量与心脏、大脑的工作状态密切相关。心脏泵血能力越强，血氧的含量就越高；心脏冠状动脉的输血能力越强，血氧输送到心脑及全身的浓度就越高，人体重要器官的运行状态就越好。

二．氧气喷泉

随着人们对新鲜氧气的需求愿望与日俱增，在美国洛杉矶等大城市，一种氧气喷泉吧随之设立。在氧气喷泉吧里，人们手持透明氧气罐，其上插上了精巧的外接吸收装置，轻轻一吸，罐内的纯氧即喷涌而出。带着柠檬或其他香味的氧气可连续输送20分钟。除此之外，美国其他与氧有关的产品不断涌现，如各种含氧水、含氧汽水、含氧胶丸等。新兴的氧气消费，已形成一股新潮流。

三．增加吸氧量可减少术后感染及止吐

今年1月，美国的《新英格兰医学杂志》发表一项新的研究成果。奥地利、美国及澳大利亚的麻醉医师报告，只要在手术中和手术后给病人增加吸氧量，病人术后感染危险将降低一半。因为增氧可以提高免疫系统的免疫能力，可为患者的“免疫大军”提供更多“d药”，杀死伤口部位的细菌。

这项研究是在奥地利维也纳和德国汉堡医院的500名患者身上进行的。其过程是：在整个手术期间和术后两个小时，为第一组250名患者实施含30%氧的麻醉，另一组250名患者在同一时间内接受含80%氧的麻醉。结果第一组手术后有28人感染，而第二组手术后只有13人感染。

麻醉病人在术后发生恶心或呕吐颇为常见，病人感到非常难受。进行此项研究的麻醉师说，增加吸氧比目前所使用的所有止吐药效果更为明显，且无危险和价格低廉。氧气防止呕吐的机制可能是防止肠道局部缺血，从而阻止催吐因子的释放。但完全用氧而不用一氧化氮是不可取的，因为这有可能使病人在手术中觉醒。

四．高压氧制服突发性耳聋

据友谊医院高压氧科主任介绍，高压氧不仅能改善内耳听觉器官的缺氧状态，而且还能改善内耳血液循环即组织代谢，促进听觉功能的恢复。一旦患了突发性耳聋，应立即去医院高压氧科，因为高压氧对突发性耳聋的疗效常取决于最初的治疗时间，一般在发病后三天之内（最迟不应超过一周）治疗效果最佳。

五．高压氧治疗牙周病效果好

牙周病指的是牙龈、牙周膜和牙槽骨的炎症、变形、萎缩，最后导致牙齿松动、脱落的一种慢性进行性疾病。患了牙周病会有牙龈充血、红肿、出血，牙龈沟加深，形成了牙周炎，牙周袋溢脓，有口臭，牙齿松动，并常伴有牙龈退缩。

牙周病的常规治疗效果并不理想。近年来，医务工作者用高压氧治疗牙周病，取得了良好的疗效。高压氧治疗牙周病可提高牙周病局部组织的氧含量和氧的弥散距离，促进侧枝循环的重建，改善局部循环。血管收缩效应可缓解局部肿胀。另外，高压氧还能有效地抑制细菌，尤其是厌氧菌的生长繁殖，改善牙周组织的供血、供氧，促进新陈代谢，以利于局部组织的修复，达到抗炎、消肿、止血和除臭的目的。

六．过度吸氧的负作用

早在19世纪中叶，英国科学家保尔·伯特首先发现，如果让动物呼吸纯氧会引起中毒，人类也同样。人如果在大于0.05 MPa（半个大气压）的纯氧环境中，对所有的细胞都有毒害作用，吸入时间过长，就可能发生“氧中毒”。肺部毛细管屏障被破坏，导致肺水肿、肺淤血和出血，严重影响呼吸功能，进而使各胀器缺氧而发生损害。在0.1 MPa（1个大气压）的纯氧环境中，人只能存活24小时，就会发生肺炎，最终导致呼吸衰竭、窒息而死。人在0.2 MPa（2个大气压）高压纯氧环境中，最多可停留1.5小时 ~ 2小时，超过了会引起脑中毒，生命节奏紊乱，精神错乱，记忆丧失。如加入0.3 MPa（3个大气压）甚至更高的氧，人会在数分钟内发生脑细胞变性坏死，抽搐昏迷，导致死亡。

此外，过量吸氧还会促进生命衰老。进入人体的氧与细胞中的氧化酶发生反应，可生成过氧化氢，进而变成脂褐素。这种脂褐素是加速细胞衰老的有害物质，它堆积在心肌，使心肌细胞老化，心功能减退；堆积在血管壁上，造成血管老化和硬化；堆积在肝脏，削弱肝功能；堆积在大脑，引起智力下降，记忆力衰退，人变得痴呆；堆积在皮肤上，形成老年斑。

生产和应用 大规模生产氧气的方法是分馏液态空气 ，首先将空气压缩，待其膨氧胀后又冷冻为液态空气，由于稀有气体和氮气的沸点都比氧气低，经过分馏，剩下的便是液氧，可贮存在高压钢瓶中。所有的氧化反应和燃烧过程都需要氧，例如炼钢时除硫、磷等杂质，氧和乙炔混合气燃烧时温度高达3500℃，用于钢铁的焊接和切割。玻璃制造、水泥生产、矿物焙烧、烃类加工都需要氧。液氧还用作火箭燃料，它比其他燃料更便宜。在低氧或缺氧的环境中工作的人，如潜水员、宇航员，氧更是维持生命所不可缺少的。但氧的活性状态如 、OH以及H2O2等对生物的组织有严重的损坏作用，紫外线对皮肤和眼的损害多与此种作用有关。是空气的组分之一，无色、无嗅、无味。氧气密度比空气大，在标准状况（0℃和大气压强101325帕）下密度为1.429克/升，能溶于水，但溶解度很小，1L水中约溶30mL氧气。在压强为101kPa时，氧气在约-180摄氏度时变为淡蓝色液体，在约-218摄氏度时变成雪花状的淡蓝色固体。

2.氮气的用途 氮是植物生长必需的营养要素之一，是氮肥的主要组分和多种复合肥料的主要组分之一，可制成氨，再通过氨加工进一步制成各种肥料。氮气可供充填灯泡，用作易氧化、易挥发、易燃物质以及反应器中的保护气体，在食品工业中用来防止食品由于氧化、发霉或细菌作用腐烂变质，在焊接方面有助于防止氧化，在冶金工业中有助于渗碳及除碳，在塑料、橡胶成型中，可作为发泡剂（见泡沫塑料）。液氮用于冷冻干燥，在医学方面作为冷冻剂用以保护血液、活组织等，在机械工业中用作仪器或机件的深度冷冻剂。

氮气的输送有两种形式：大部分氮气直接用管道输送给用户；少量氮气被压缩成高压气体，用钢瓶输送。

氮气增压就是一般所谓的NOS，而NOS则是由"NitrousOxide System",缩写而来,不过NOS究竟是什么呢?简单的说，就是一种将一氧化二氮(N20)强制灌入引擎中的系统。大家都知道，要使引擎产生更大动力的不二法门，就是让引擎吸入更多空气，并且搭配上适当比例的燃油，藉此产生更高的油气爆发效率，turbo或Super Charger这一类增压系统，即是靠著增压器来将空气压缩后送入引擎，才得以在排气量不变的情况下，令引擎产生更大的动力。NOS改装的基本原理也是如此，只不过NOS的结构上简单许多，而且NOS并非只是单纯的压缩空气，而是透过前面提到的一氧化二氮令引擎发挥更大效率。

为何将一氧化二氮送入引擎就能提升动力?一氧化二氮受热之后会分解成两个氮分子，以及一个氧分子，其中的氧分子就可以增加混合气中氧分子的浓度，令混合器的爆炸压力更为强大。一氧化二氮又称为氧化亚氮，坊间则是有不少人习惯以『笑气，称之，这是因为一氧化二氮和医学上广泛使用在麻醉用途的气体相当近似，所以『笑气，这个昵称也正是由此而来.

3.氩气功能

采用非蒸散型锆铝16吸气剂及分子筛为净化剂。在一定的温度下，吸气剂可与氩气中的微量杂质O2、N2、H2、H2O、CO、CH4等等形成稳定的化合物或固溶体，对氩气精制的一种装置。

用途1 脱氮 脱氮时,有时伴着脱氧，用金属吸气剂吸收•金属吸气剂有钙、钛、铀和锆铝16.

用金属钙做吸气剂,同时吸收氮和氧,反应温度650-680℃,出口杂质20-50PPm

用钛，锆铝16可以同时吸收氧、氮、氢，水蒸气,一氧化碳,二氧化碳和烃

2 脱氧 用化学法脱氧,常用的脱氧剂有氧化锰和Ag-X分子筛

用氧化锰吸收氧,工作温度150℃,氧脱除到2PPm

常温用Ag-X分子筛脱氧, 氧脱除到3PPm

3 脱氢 脱除氢用氧化铜和Pd-X分子筛

用氧化铜脱除氢•,反应温度350-400℃,氢气脱到0.1PPm

用Pd-X分子筛脱除氢•,反应温度350-400℃,氢气脱到1PPm

4 碳化物的脱除,

用金属剂锆铝16在脱碳的同时,一次性脱除一氧化碳,二氧化碳,和烃类.,可达1PPm

乙炔功能及用途

在液态和固态下或在气态和一定压力下有猛烈爆炸的危险，受热、震动、电火花等因素都可以引发爆炸，因此不能在加压液化后贮存或运输。难溶于水，易溶于丙酮，在15℃和总压力为15大气压时，在丙酮中的溶解度为237克／升，溶液是稳定的。因此，工业上是在装满石棉等多孔物质的钢桶或钢罐中，使多孔物质吸收丙酮后将乙炔压入，以便贮存和运输。

乙炔分子中的两个π键

和空气的混合物在乙炔含量2.5％～80％范围内有爆炸性。如供给适量空气，可以安全燃烧而发白光，在没有电源的地方用作光源。在氧气中燃烧，氧炔焰的温度高达3200℃左右，可用来切割和焊接金属。

化学性质很活泼，易起加成反应，生成多种重要的化工产品。在氯化汞存在下与氯化氢加成，生成氯乙烯：

HC≡CH＋HCl→H2C = CHCl

在乙酸锌存在下与乙酸加成，生成乙酸乙烯酯：

HC≡CH＋CH3COOH→H2C = CHOCOCH3

在羰基镍存在下与一氧化碳和水或醇作用 ，生成丙烯酸或丙烯酸酯，氯乙烯、乙酸乙烯酯、丙烯酸和丙烯酸酯都是生产高聚物的原料。乙炔分子中的氢有微弱酸性，可被金属取代生成乙炔化物，例如将乙炔通入亚铜盐或银盐的氨水溶液中，立即沉淀出红棕色的乙炔亚铜CuC≡CCu ，或乙炔银AgC≡CAg，此反应可用于乙炔的定性检验。

工业上由甲烷部分地燃烧，甲烷或低级烷在高温下热解，或碳化钙（电石）水解生产。由碳化钙制备的乙炔由于含磷化氢等杂质而有恶臭。

5.丙烷的功能及用途

丙烷在较高温度下与过量氯气作用，生成四氯化碳和四氯乙烯(Cl2C＝CCl2)；在气相与硝酸作用,生成1－硝基丙烷CH3CH2CH2NO2、2-硝基丙烷(CH3)2CHNO2、硝基乙烷CH3CH2NO2和硝基甲烷CH3NO2的混合物。工业上丙烷可从油田气和裂化气中分离得到。可做生产乙烯和丙烯的原料或炼油工业中的溶剂；丙烷、丁烷和少量乙烷的混合物液化后可用作民用燃料，即液化石油气。

6.二氧化碳

用途

二氧化碳灭火器

1. 灭火 因为二氧化碳不燃烧，又不支持一般燃烧物的燃烧，同时二氧化碳的密度又比空气的密度大， 所以常用二氧化碳来灭火。用二氧化碳来隔绝空气，以达到灭火的目的。

2. 致冷剂 固体的二氧化碳（干冰）在融化时直接变成气体，融化的过程中吸收热量，从而降低了周围的温度。所以，干冰经常被用来做致冷剂。

3. 人工降雨 用飞机在高空中喷撒干冰，可以使空气中的水蒸气凝结，从而形成人工降雨。

碳酸饮料

4. 工业原料 在化学工业上，二氧化碳是一种重要的原料，大量用于生产纯碱、小苏打、尿素、碳颜料铅白等。在轻工业上，用高压溶入较多的二氧化碳，可用来生产碳酸饮料、啤酒、汽水等。

5. 贮藏食品 用二氧化碳贮藏的食品由于缺氧和二氧化碳本身的抑制作用，可有效地防止食品中细菌、霉菌、虫子生长，避免变质和有害健康的过氧化物产生，并能保鲜和维持食品原有的风味和营养成分。如瑞典一家公司就推出了用充满了100%的二氧化碳气体的包装、容器、贮藏室来贮藏肉类的新方法。（http://www.foodqs.com/news/jsdt01/200443082720.htm）

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