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一些半导体器件的生产工序为什么要在真空中才可完成?-华尔升

2022-10-20 09:45 作者:华尔升智控  | 我要投稿

生产半导体设备,除了超净环境外,还必须在真空中进行一些过程。在我们生活的环境空气中,充满了大量的空气N2.O2和其他气体分子,这些气体分子一直在移动。当这些气体分子移动到物体表面时,其中一些会附着在物体表面。这在日常生活中不会有太大的影响。

然而,在对周围环境要求较高的半导体设备的生产过程中,这些细微的变化会给生产带来各种麻烦。每个半导体设备都含有许多层和各种材料。如果气体分子混合在这些不同的材料层之间,就会破坏设备的电学或光学性能。例如,当你想在晶体层上再生长一层晶体(称为延伸)时,气体分子在底层晶体表面的吸附会阻碍上层原子根据晶格结构进行有序排列。因此,在延伸层中引入了许多缺点。在严重的情况下,晶体甚至不能生长,只能获得原子排列混乱的多晶或非晶体。



在大气压下,晶体表面的每一点都会在每秒钟内遭受数亿个气体分子的碰撞。因此,为了获得清洁的晶体表面,一般需要将气体分子的密度降低到大气密度的几亿分之一,即必须获得真空环境。因此,我们制造了大大小小的密封容器,发明了各种真空泵,将气体从这些密封容器中抽出,使其内部成为真空环境。

许多半导体器件,如光盘机,(CD.VCD和DVD)光纤通信中使用的半导体激光器、雷达或卫星通信设备中的微波集成电路,甚至许多普通的微电子集成电路,都有很大一部分生产过程要在真空容器中进行。真空水平越大,半导体设备的性能就越好。如今,许多高性能的半导体设备都是在超高的真空环境中生产的。

获得所谓的超高真空意味着气体分子密度只有空气中几千亿分之一到几百万亿分之一!获得超高真空环境必须是一个非常复杂和昂贵的抽气系统。此外,在半导体设备的加工中,使用离子束.离子束和分子束等颗粒直接照射和跳跃材料。在空气中,气体分子与这些颗粒发生碰撞,大大缩短了它们的道路,导致大多数颗粒无法到达材料表面。

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