科技的发展日新月异,在当下的集成电路生产工艺中使用的一些结构尺寸,通常达到了纳米量级,不能有任何其他物质对其产生干扰,哪怕是最微小的尘埃颗粒,甚至是气体分子。此时就需要用到真空泵真空环境将其他杂质清除干净。
如今,如果没有集成电路(也称微芯片),我们几乎就寸步难行。从汽车和生产工厂,到智能手机,甚至到咖啡机,这些场景下集成电路无处不在。正是有了它们的存在,我们现在才可以只需轻触一下按钮或轻扫一下屏幕,即可实现众多功能。在此背后,是各个极小单元的强大计算能力。芯片制造商目前主要使用 14 纳米技术,这意味着最小的功能单元尺寸只有 14 纳米。相比之下,一根针头的直径约为 100 万纳米。
其如此小的尺寸下,一粒尘埃无异于一块巨石。因此,集成电路的生产必须在经过空气过滤的洁净室中进行,人员和物品只能在进行彻底清洁后通过一间气闸室进入。真空泵也用于后者,以通过负压吸走表面的灰尘颗粒。
洁净室本身存在轻微超压,这意味着即使发生泄漏,任何东西都无法进入。洁净室所需的恒定气流从上方供应。相应的萃取装置位于洁净室的夹层楼板中。作为芯片基本材料的硅晶片,在各个制造步骤过程中都会使用真空夹持装置(卡盘)予以固定,以保护材料。
前面我们讲的都是粗真空。但对于制造极其微小的结构,则需要高真空,例如,利用高真空使金属沉积到硅晶片上。一方面,所用金属沸点相对较低。另一方面,即使是最小的夹杂物,甚至是空气气体分子,也会损害薄片层的导电性。离子注入也是如此,在此工艺中,离子在电场中加速运动,被引导到晶片上并置于晶格中。
没有真空,EUV 光刻也就无从实现。作为相对较新的工艺,EUV 光刻使用波长非常短的极紫外光来显示晶片上特别小的结构。EUV 光传播几毫米后就会被空气完全吸收。只有在真空度非常高时,它才能畅通无阻地传播。此技术和类似方法是很多芯片技术发展的先决条件,例如,让我们的智能手机变得越来越薄,同时提供不断增强的性能,如果没有高真空度的辅助,都是不可能实现的。
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