半導(dǎo)體行業(yè)之半導(dǎo)體材料特性（十一）

壓力和真空

另一個重要方面是壓力。壓強，作為一種物質(zhì)的基本性質(zhì)，通常是用于液體和氣體物質(zhì)狀態(tài)的描述量。它被定義為單位面積上氣體或者液體對容器表面施加的力。壓強會提供氣缸中的氣體一個壓力，進而可以使得氣體進入加工室。所有使用氣體的加工機器必須有測量和控制壓力的儀表。

壓力的單位是每平方英寸面積上所受力的大小(psia)，單位是大氣壓或者用torrs表示。大氣壓(atm)是指在特定溫度下，由地球周圍的大氣所施加的壓力。因此，在高壓氧化工藝中，需要5atm的氣壓才能使系統(tǒng)運行起來，也就是在大氣壓強的5倍條件下進行。

一大氣壓的氣壓為14.7 psia。氣罐內(nèi)壓力為以psig，或磅/平方英寸為計量單位。這意味著壓力表上的讀數(shù)是絕對值，它與外部大氣的壓力沒有直接的關(guān)系。

真空也是半導(dǎo)體加工中遇到的一個術(shù)語和常見的條件。它實際上是一種低壓狀態(tài)。一般情況下，壓力低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓就可以被被稱為真空。但是真空條件是以壓力為單位測量的。

低壓往往使用torrs來度量。這個單位是以意大利科學(xué)家torricelli的名字命名的，他在氣體領(lǐng)域有許多原創(chuàng)的發(fā)現(xiàn)以及闡述了一些氣體的性質(zhì)。torr的定義是相當(dāng)于1毫米汞在稱為壓力計上測出的壓力值。

想象一下在下面圖a中，壓力計的水銀柱隨著壓強的增加受到的影響。隨著壓強的增加，外面盤子里的水銀往下壓，進而就會把柱里的水銀抬起來?，F(xiàn)在想象一下從系統(tǒng)中抽出空氣會發(fā)生什么(下圖b)，隨著外面盤子中的壓強減小，柱子里的水銀會下降。只要有氣體分子原子在壓力計中，一些小的壓力就會施加在盤子里的水銀柱上，就會推動它們上升一些高度。在這個例子中，我們以毫米(mm)為單位測量到的水銀的上升量來衡量壓力的大小。

用于蒸發(fā)、濺射和離子注入的真空系統(tǒng)的壓力為在10^-6到10^-9torr。轉(zhuǎn)化成只包含一個真空系統(tǒng)的簡單壓力計上，這意味著水銀柱只會上升0.000000001 (1 × 10^-9)至0.000001 (1 × 10^-6)毫米，是一個非常短的長度。在實際上，水銀壓力計無法測量這種極低的壓力。

酸、堿

半導(dǎo)體加工需要大量的液體化學(xué)品來蝕刻、清洗和沖洗晶圓和包裝?；瘜W(xué)家們把這些化學(xué)物質(zhì)分開分為三大類：酸、堿金屬、溶劑。酸和堿之所以不同，是因為它們中有特定的離子。酸含有氫離子，而堿含有氫氧根離子。對水分子的構(gòu)成上可以解釋這些差異。

水的化學(xué)式通常寫成H2O。也可以寫成以HOH的形式。當(dāng)我們把水分成不同的部分時，我們發(fā)現(xiàn)水是由帶正電的氫離子和帶負(fù)電的氫氧根離子(OH -)構(gòu)成。當(dāng)水與其他元素混合時，氫離子或氫氧離子與其他物質(zhì)結(jié)合(下圖所示)。含有氫離子的液體叫做酸。含有羥基離子的液體稱為堿。酸和堿在家里很常見:檸檬汁和醋酸是酸、在水溶液中溶解的氨和小蘇打都是堿。

審核編輯：劉清