半导体行业之半导体材料特性（十一）

 

压力和真空

另一个重要方面是压力。压强，作为一种物质的基本性质，通常是用于液体和气体物质状态的描述量。它被定义为单位面积上气体或者液体对容器表面施加的力。压强会提供气缸中的气体一个压力，进而可以使得气体进入加工室。所有使用气体的加工机器必须有测量和控制压力的仪表。

压力的单位是每平方英寸面积上所受力的大小(psia)，单位是大气压或者用torrs表示。大气压(atm)是指在特定温度下，由地球周围的大气所施加的压力。因此，在高压氧化工艺中，需要5atm的气压才能使系统运行起来，也就是在大气压强的5倍条件下进行。

一大气压的气压为14.7 psia。气罐内压力为以psig，或磅/平方英寸为计量单位。这意味着压力表上的读数是绝对值，它与外部大气的压力没有直接的关系。

真空也是半导体加工中遇到的一个术语和常见的条件。它实际上是一种低压状态。一般情况下，压力低于标准大气压就可以被被称为真空。但是真空条件是以压力为单位测量的。

低压往往使用torrs来度量。这个单位是以意大利科学家torricelli的名字命名的，他在气体领域有许多原创的发现以及阐述了一些气体的性质。torr的定义是相当于1毫米汞在称为压力计上测出的压力值。

想象一下在下面图a中，压力计的水银柱随着压强的增加受到的影响。随着压强的增加，外面盘子里的水银往下压，进而就会把柱里的水银抬起来。现在想象一下从系统中抽出空气会发生什么(下图b)，随着外面盘子中的压强减小，柱子里的水银会下降。只要有气体分子原子在压力计中，一些小的压力就会施加在盘子里的水银柱上，就会推动它们上升一些高度。在这个例子中，我们以毫米(mm)为单位测量到的水银的上升量来衡量压力的大小。

用于蒸发、溅射和离子注入的真空系统的压力为在10^-6到10^-9torr。转化成只包含一个真空系统的简单压力计上，这意味着水银柱只会上升0.000000001 (1 × 10^-9)至0.000001 (1 × 10^-6)毫米，是一个非常短的长度。在实际上，水银压力计无法测量这种极低的压力。

 

酸、碱

半导体加工需要大量的液体化学品来蚀刻、清洗和冲洗晶圆和包装。化学家们把这些化学物质分开分为三大类：酸、碱金属、溶剂。酸和碱之所以不同，是因为它们中有特定的离子。酸含有氢离子，而碱含有氢氧根离子。对水分子的构成上可以解释这些差异。

水的化学式通常写成H2O。也可以写成以HOH的形式。当我们把水分成不同的部分时，我们发现水是由带正电的氢离子和带负电的氢氧根离子(OH -)构成。当水与其他元素混合时，氢离子或氢氧离子与其他物质结合(下图所示)。含有氢离子的液体叫做酸。含有羟基离子的液体称为碱。酸和碱在家里很常见:柠檬汁和醋酸是酸、在水溶液中溶解的氨和小苏打都是碱。

审核编辑：刘清