地特四等申論題
114年
[化學工程] 工業化學概要
第 一 題
📖 題組：
在半導體製造中，晶圓（silicon wafer）需要經過多道化學程序，如氧化、蝕刻、摻雜與化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition, CVD）等，以形成微米或奈米級電路結構。這些過程高度仰賴精密的化學反應與控制。在一台單片式化學氣相沉積（CVD）反應器中，以 SiH4為前驅物於 700℃、1 Torr 進行多晶矽沉積。假設：SiH4進料流量=100 cm3/min（以標準狀況計，STP）反應器中 SiH4轉化率=20%只考慮在晶圓上沉積（忽略腔體壁面損失）200 mm 晶圓面積 A=314 cm2反應：SiH4 →Si+2H2矽密度 ρSi=2.33 g/cm3，矽摩爾質量 MSi=28.0855 g/mol
在半導體製造中，晶圓（silicon wafer）需要經過多道化學程序，如氧化、蝕刻、摻雜與化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition, CVD）等，以形成微米或奈米級電路結構。這些過程高度仰賴精密的化學反應與控制。在一台單片式化學氣相沉積（CVD）反應器中，以 SiH4為前驅物於 700℃、1 Torr 進行多晶矽沉積。假設：SiH4進料流量=100 cm3/min（以標準狀況計，STP）反應器中 SiH4轉化率=20%只考慮在晶圓上沉積（忽略腔體壁面損失）200 mm 晶圓面積 A=314 cm2反應：SiH4 →Si+2H2矽密度 ρSi=2.33 g/cm3，矽摩爾質量 MSi=28.0855 g/mol
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
求晶圓上沉積速率（以 nm/min 表示）。（13 分）
思路引導 VIP
這是一道結合反應工程與化學計量的計算題。解題步驟：
- 先求出前驅物 SiH4 的進料莫耳速率：利用STP下理想氣體體積（22.4 L/mol = 22400 cm³/mol），計算莫耳流量。
小題 (二)
若欲沉積 300 nm 厚度，需時間多久？（12 分）
思路引導 VIP
本題為接續(一)的簡單計算。有了沉積速率 (nm/min) 以及目標厚度 (nm)，只需將目標厚度除以沉積速率，即可得到所需的沉積時間（分鐘）。 時間 = 目標厚度 / 沉積速率