Vì sao các công đoạn sản xuất của một số linh kiện bán dẫn phải làm trong chân không?

Việc sản xuất các linh kiện bán dẫn, ngoài nhu cầu một môi trường siêu sạch ra, có một số trình tự các công đoạn cần phải tiến hành trong chân không.

Trong môi trường khí quyển chúng ta đang sống có chứa một lượng lớn khí nitơ, khí oxi và các loại phân tử chất khí khác nữa. Những phân tử khí này luôn luôn ở trong trạng thái chuyển động. Khi chúng chuyển động đến bề mặt của vật thể, sẽ có một bộ phận bám dính lên bề mặt đó. Trong đời sống thường ngày, điều đó sẽ không sinh ra ảnh hưởng gì mấy. Song đối với trình tự các công đoạn sản xuất linh kiện bán dẫn có đòi hỏi cực cao về môi trường xung quanh thì sự biến đổi nhỏ đó cũng đủ gây ra cho sản xuất lắm chuyện phiền toái.

Mỗi một linh kiện bán dẫn đều bao gồm nhiều lớp vật liệu nhiều loại nhiều dạng. Nếu giữa các lớp vật liệu khác nhau đó có lẫn phân tử khí vào thì tính năng quang hoặc điện của linh kiện sẽ bị phá hoại. Ví dụ mong muốn trên lớp tinh thể sinh trưởng thêm một lớp tinh thể nữa (gọi là ngọai diên), phân tử khí bị bề mặt tinh thể lớp đáy hút dính, sẽ cản trở nguyên tử bên trên tiến hành sắp xếp có trật tự theo cấu trúc mạng tinh thể. Kết quả là đưa vào rất nhiều khiếm khuyết trong lớp ngoại biên, nghiêm trọng hơn, thậm chí không sinh trưởng ra tinh thể, mà chỉ có thể thu được đa tinh thể hoặc phi tinh thể sắp xếp lộn xộn không theo một trật tự nào cả.

Ở điều kiện một atmotphe, trên mỗi một điểm của bề mặt tinh thể, trong một giây đều bị vài trăm triệu cú va đập của phân tử khí. Cho nên, muốn thu được bề mặt tinh thể sạch sẽ, thông thường phải làm cho mật độ phân tử khí xuống tới một phần vài trăm triệu của mật độ khí quyển mới được, tức là cần thiết có một môi trường chân không. Để làm điều đó, người ta chế tạo ra những hòm bịt kín to nhỏ đủ kiểu, và phát minh ra đủ loại bơm chân không, rút không khí trong những hòm bịt kín ấy ra, làm cho bên trong hòm trở thành môi trường chân không. Rất nhiều cấu kiện bán dẫn, như các đĩa laze (CD, VCD và DVD) và máy laze bán dẫn trong truyền thông sợi quang, mạch điện tích hợp vi sóng trong rađa hoặc trong thiết bị truyền thông vệ tinh, thậm chí nhiều mạch điện tử thông thường, đều có trình tự các công đoạn chế tác khá nhiều bộ phận phải tiến hành trong hòm chân không. Mức độ chân không càng cao, tính năng của linh kiện bán dẫn chế tác ra cũng càng tốt. Hiện nay, rất nhiều linh kiện bán dẫn có tính năng cao đều được chế tác ra trong môi trường chân không siêu cao. Muốn có được cái gọi là chân không siêu cao thì mật độ phân tử khí trong đó chỉ có một phần vài trăm tỉ đến một phần vài trăm nghìn tỉ của khí quyển! Môi trường chân không siêu cao đòi hỏi một hệ thống rút không khí vô cùng phức tạp mà giá cả rất đắt.

Ngoài ra, trong quá trình gia công linh kiện bán dẫn, cần phải dùng các hạt như chùm electron, chùm ion và chùm phân tử v.v. để tiến hành chiếu xạ và bắn phá vật liệu. Trong khí quyển, các phân tử khí có thể xảy ra va chạm với những hạt này, rút ngắn rất nhiều quãng đường đi của chúng, kết cục là tuyệt đại đa số các hạt không đến được bề mặt vật liệu. Đặt những quá trình gia công này trong môi trường chân không mà tiến hành thì có thể tránh được vấn đề đó.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Hỏi đáp & Tư vấn © 2013 Hỏi đáp tư vấn