【康沃真空網】半導體產品制造過程中涉及大量的真空工藝應用。半導體器件的生產，除需要超凈的環境外，有些工序還必須在真空中進行。為什么一定要在真空環境下進行呢，一起來了解下。
在我們生活的大氣環境中，充滿了大量的氮氣、氧氣和其他各種氣體分子，這些氣體分子時時刻刻都在運動著。當這些氣體分子運動到物體的表面時，就會有一部分黏附在該物體的表面。這在日常生活中，不會產生多大的影響。
但在對周圍環境要求極高的半導體器件的生產工序中，這些細微的變化就會給生產帶來各種麻煩。
每一半導體器件都包含著許多層各種各樣的材料，如果在這些不同的材料層之間混入氣體分子，就會破壞器件的電學或光學性能。比如，當希望在晶體層上再生長一層晶體時(稱為外延），底層晶體表面吸附的氣體分子，會阻礙上面的原子按照晶格結構進行有序排列，結果在外延層中引入大量缺陷，嚴重時，甚至長不出晶體，而只能得到原子排列雜亂無章的多晶或非晶體。
在一個大氣壓下，晶體表面的每一點上，每秒鐘內都將受到幾億個氣體分子的撞擊，所以，要得到干凈的晶體表面，通常要使氣體分子的密度降低到大氣密度的幾億分之一才行，即需要獲得一個真空環境。為此，人們制造了大大小小的密封容器，并發明了各種各樣的真空泵，將空氣從這些密封容器中抽出，使其內部成為真空環境。
很多半導體器件，如光碟機(CD、VCD和DVD)和光纖通信中用的半導體激光器，雷達或衛星通信設備中的微波集成電路，甚至許多普通的微電子集成電路，都有相當部分的制作工序是在真空容器中進行的。真空程度越高，制作出來的半導體器件的性能也就越好。現在，很多高性能的半導體器件都是在超高真空環境中制作出來的。
要獲得所謂超高真空，就是其中的氣體分子密度只有大氣中的幾千億分之一至幾百萬億分之一!要獲得超高真空環境，需要非常復雜而昂貴的抽氣系統。
此外，在半導體器件的加工過程中，需要用電子束、離子束和分子束等粒子對材料進行照射和轟擊。在大氣中，氣體分子會和這些粒子發生碰撞，大大縮短它們的行進路程，結果導致絕大多數粒子到達不了材料表面。
把這些加工過程放在真空環境中進行，就可避免這個問題。
半導體應用領域廣泛，在集成電路、消費電子、通信系統、光伏發電、照明、大功率電源轉換等領域都有應用。以較為核心的集成電路來說，IC設計、晶圓制造、芯片封測三大環節，單就其中的晶圓制造過程中，會涉及擴散、光刻、蝕刻、離子注入、薄膜沉積、拋光、金屬化等諸多環節。
比如像刻蝕、薄膜沉積等一些與輝光放電相關的工藝，需要工藝設備腔體內的真空環境不僅要達到一定的真空度，真空度過高也不行。真空度不夠，粒子碰撞過多無法滿足輝光放電的起輝條件，真空度過高，粒子太少則無法實現輝光自持。其他像涉及到需要用電子束、離子束、分子束等粒子對材料進行照射和轟擊的，沒有真空環境，受大量氣體分子的影響，也會大大縮短它們的行進路程，導致絕大多數粒子到達不了材料表面。
與此同時，真空環境可以最大程度的減少塵埃等顆粒掉落的情況，避免破壞半導體產品的晶格結構、各層材料的覆蓋性等等。例如，從薄膜的形成來說，半導體工藝中所需薄膜厚度都在納米級別，而且在很多器件的性能嚴重依賴于薄膜質量，需要保證成膜過程中原子級別的清潔表面，不被外界雜質與微粒污染，因此這個過程只能是在真空或超高真空中進行。
另外，半導體產品制造過程中會涉及一些化學反應，比如刻蝕和CVD，真空環境可以最小程度減小環境中的物質對于反應的影響，如一些可能發生的氧化反應，從而有利于更好地控制反應，提高反應的質量和可控性。
總之，半導體制造生產需要一個極其潔凈的環境以保證生產過程中產品不受空氣等污染或擾動的影響。為此，一個潔凈的真空環境需求就成為必然。
