TẠI SAO MỘT SỐ CÔNG ĐOẠN SẢN XUẤT RA
CỦA MÁY BÁN DẪN PHẢI TIẾN HÀNH TRONG CHÂN KHÔNG?
Quá trình sản sinh của khí kiện chất bán dẫn, ngoài môi trường cực kỳ trong sạch ra, một trình tự (khâu) nhất thiết phải được tiến hành trong chân không.
Trong môi trường bầu khí quyển mà chúng ta sinh sống có một lượng lớn khí oxy, nitơ và các phân tử khí thể khác, những phân tử khí thể này luôn luôn vận động. Khi những phân tử khí thể này vận động đến bề mặt vật thể sẽ có một phần dính chặt vào bề mặt vật thể này. Điều này không ảnh hưởng lớn lắm trong cuộc sống hàng ngày. Nhưng trong các khâu sản xuất của các khí kiện chất bán dẫn có yêu cầu cực cao với môi trường thì những sự thay đổi bé nhỏ này sẽ mang lại nhiều phiền phức cho sản xuất.
Mỗi một khí điện chất bán dẫn đều chứa đựng rất nhiều tầng nguyên liệu các loại, nếu trộn lẫn các phân tử khí thể vào giữa những tầng nguyên liệu khác nhau này thì sẽ phá hỏng tính năng điện học hay quang học của khí kiện. Ví dụ: khi bạn muốn trên một lốp tinh thể lại sinh ra một lớp tinh thể khác (gọi là ngoại diên) thì các phân tử khí thể bị hút gần bề mặt tinh thể tầng dưới sẽ cản trở các nguyên tử bên trên theo trật tự sắp xếp của kết cấu tinh thể, kết quả là ở tầng ngoại diên có một lỗ hổng lớn. Khi nghiêm trọng, thậm chí sẽ không đẻ ra tinh thể khác mà chỉ có thể có được đa tinh thể hoặc phi tinh thể sắp xếp hỗn loạn.
Dưới áp suất không khí, trên mỗi điểm của bề mặt tinh thể trong mỗi giây đều chịu sự va đập của vài trăm triệu phân tử khí thể, cho nên muốn có bề mặt tinh thể trong sạch thì thông thường phải hạ thấp mật độ các phân tử khí thể xuống bằng 1/vài triệu mật độ bầu khí quyển mới được tức là cần phải có môi trường chân không. Vì vậy, con người đã chế tạo ra các dung khí kín có kích thước lớn nhỏ khác nhau, đồng thời đã phát minh ra các loại bơm chân không để hút không khí từ trong những dung khí này để cho phần trong của nó trở thành môi trường chân không. Rất nhiều khí kiện chất bán dẫn như đài đa (CD, VCD và DVD) và các máy tia laze chất bán dẫn dùng trong thông tin, rađa hoặc các vi sóng trong các thiết bị thông tin vê tinh tập trung lại thành mạch điện, thậm chí rất nhiều hạt điện nhỏ thông thường cũng tập trung thành mạch điện, chúng đều có trình tự làm việc của bộ phận tương đương được tiến hành trong các dung khí chân không. Mức độ chân không càng cao, tính năng của các khí điện chất bán dẫn được chế tạo ra càng tốt. Ngày nay, rất nhiều khí kiện chất bán dấn có tính năng cao đều được chế tạo ra trong môi trường chân không cực cao. Muốn có được cái gọi là chân không cực cao này, chính là mật độ khí thể trong đó chỉ bằng một phần vài trăm triệu đến một phần vài triệu tỷ bầu khí quyển. Muốn có được môi trường chân không cực cao cần có hệ thống hút khí vô cùng phức tạp và đắt đỏ.
Ngoài ra, trong quá trình gia công các khí kiện chất bán dẫn, cần phải dùng các hạt như hạt điện tử, hạt ion, và hạt phân tử,… để tiến hành chiếu xạ và bắn phá hạt nhân vào các nguyên liệu. Trong bầu khí quyển, các phân tử khí thể sẽ va đập vào những hạt này và rút ngắn khoảng cách giữa chúng, kết quả là làm cho đa số các hạt không tới được bề mặt nguyên liệu. Tiến hành quá trình gia công này trong môi trường chân không sẽ tránh được vấn đề này.
