2. Ihe kpatara ụlọ ọrụ Semiconductor ji achọ ịdị ọcha zuru oke

Iji ghọta mkpa ịdị ọcha dị oke elu, mmadụ ga-aghọta ogo nke nrụpụta semiconductor ọgbara ọhụrụ. Ihe mgbawa kachasị elu taa na-egosipụta transistors nke dị naanị nanometer ole na ole n'obosara. N'iburu nke a n'uche, otu eriri ntutu mmadụ dị ihe dị ka 80,000 na 100,000 nanometer.

Mgbe ị na-ewu ụlọ n'ọkwa atọm, otu molekul oxygen ma ọ bụ obere mkpọda mmiri nwere ike ịkpata ọdịda dị egwu.

• Oxidation: Oxygen na-achọghị nwere ike imeghachi omume na ihe owuwu silicon ndị siri ike, na-agbanwe akụrụngwa eletrik ha.

• Mmetọ nke ukwuu: Ọbụna otu irighiri ihe kpafuru akpafu nwere ike ime ka transistor nanoscale dị mkpụmkpụ, na-eme ka akụkụ dum nke microchip ghara ịba uru.

• Mbelata mkpụrụ: N'ihe a na-emepụta ọtụtụ puku wafers kwa izu, ntakịrị mbelata nke mkpụrụ n'ihi mmetọ gas nwere ike ịtụgharị gaa na iri nde kwuru nde dollar na ego ha nwetara furu efu.

Ya mere, ndị semiconductor mmiri mmiri argon ewebata n'ime ụlọ dị ọcha ga-abụ nke na-enweghị ihe mmetọ ọ bụla na-emeghachi omume.

3. Ngwa isi nke Semiconductor Liquid Argon

Njem nke wafer silicon site na akụrụngwa gaa na microprocessor emechara na-ewe ọtụtụ narị usoro dị mgbagwoju anya. Mmiri argon dị ọcha na-abanye n'ime ọtụtụ akụkụ dị oke egwu nke njem a.

3.1. Silicon Crystal Pulling (Usoro Czochralski)

Ntọala nke microchip ọ bụla bụ silicon wafer. A na-ejiri usoro Czochralski (CZ). N'ime usoro a, a na-agbaze silicon polycrystalline dị ọcha nke ukwuu na crucible quartz na okpomọkụ karịrị 1,400 ° C. A na-ewebata kristal mkpụrụ ma jiri nwayọọ nwayọọ na-ebuli elu, na-adọta kristal cylindrical zuru oke na agbaze.

N'oge usoro okpomọkụ a dị oke egwu, silicon a wụrụ awụ na-emeghachi omume nke ukwuu. Ọ bụrụ na ọ na-abanye na ikuku oxygen ma ọ bụ nitrogen, ọ ga-etolite silicon dioxide ma ọ bụ silicon nitride, na-ebibi usoro kristal dị ọcha. N'ebe a, argon na-arụ ọrụ dị ka onye nchebe kachasị. A na-eji vaporized na-asachapụ ọkụ ahụ mgbe niile ultra-high ọcha mmiri mmiri argon iji mepụta ikuku inert kpamkpam. N'ihi na argon dị arọ karịa ikuku, ọ na-etolite blanketị nchebe n'elu silicon a wụrụ awụ, na-eme ka ingot na-esi na ya pụta zuru oke n'ụzọ zuru oke na enweghị ntụpọ.

3.2. Plasma Etching na nkwụnye ego

A na-ewu ibe ọgbara ọhụrụ n'ụdị 3D. Nke a na-agụnye idobe ihe ndị na-emepụta ihe ma ọ bụ ihe mkpuchi ihe n'ime wafer wee wepụ akụkụ ụfọdụ iji mepụta sekit.

• Ịgbasa (Ntụsa uzuoku anụ ahụ - PVD): Argon bụ gas bụ isi a na-eji na-agbapụta. N'ime oghere oghere, argon gas na-etinye ion n'ime plasma. A na-agbaba ion ion argon ndị a nke ọma ka ọ bụrụ ihe ezubere iche (dịka ọla kọpa ma ọ bụ titanium). Ike kinetic dị egwu nke ion argon dị arọ na-akụtu atom n'ebe a na-achọsi ike, nke na-etinye ya n'otu n'otu na wafer silicon. A na-ahọrọ Argon n'ihi na oke atomic ya dabara nke ọma iji kwatu atom ọla nke ọma na-enweghị ike iji ha meghachi omume.

• Deep Reactive Ion Etching (DRIE): Mgbe ndị na-emepụta ihe kwesịrị ịkwanye olulu miri emi nke ọma n'ime silicon-dị mkpa maka ibe ebe nchekwa na nkwakọ ngwaahịa dị elu-argon na-ejikọta ya na gas na-arụ ọrụ iji mee ka plasma ahụ kwụsie ike ma nyere aka na-atụba elu ahụ wafer, na-ekpochapụ ihe ndị a kpụrụ akpụ.

3.3. DUV na EUV Lithography (Excimer Lasers)

Lithography bụ usoro iji ọkụ bipụta ụkpụrụ sekit na wafer. Dị ka sekit adalatala, ndị na-emepụta ihe aghaghị iji ìhè na-enwewanye ogologo ebili mmiri dị mkpụmkpụ. Nke a bụ ebe mmiri mmiri argon electronics jikọọ na ngwa anya physics.

Deep Ultraviolet (DUV) lithography na-adabere kpamkpam na ArF (Argon Fluoride) eximer lasers. Ndị lasers ndị a na-eji ngwakọta a na-achịkwa nke ọma nke argon, fluorine, na gas neon iji mee ka ọkụ lekwasịrị anya nke ukwuu yana ogologo 193 nanometers. Ịdị ọcha nke argon eji n'ime oghere laser ndị a siri ike nke ukwuu. Ihe adịghị ọcha ọ bụla nwere ike mebie ihe laser optics, belata ọkụ ọkụ, ma mee ka usoro lithography bipụta sekit na-adịghị mma ma ọ bụ ntụpọ.

Ọbụlagodi na sistemụ lithography nke ọhụrụ Extreme Ultraviolet (EUV), argon na-arụ ọrụ dị mkpa dị ka gas na-ekpochapụ iji mee ka sistemu enyo dị nro dị mgbagwoju anya nke siri ike bụrụ nke enweghị mmerụ ahụ.

3.4. Annealing na Thermal nhazi

Mgbe etinyere dopants (dị ka boron ma ọ bụ phosphorus) n'ime silicon iji gbanwee akụrụngwa eletrik ya, wafer ahụ ga-ekpo ọkụ na oke okpomọkụ iji mezie mmebi nke lattice kristal ma rụọ ọrụ dopants. Usoro a, nke a maara dị ka mgbakasị ahụ, ga-emerịrị na ebe a na-achịkwa nke ọma, na-enweghị oxygen iji gbochie elu wafer site na oxidizing. Ago na-aga n'ihu nke ultra-dị ọcha argon na-enye gburugburu ebe okpomọkụ a dị mma.

4. Liquid Argon Electronics: Na-eme ka ọgbọ na-esote Tech

Usoro ahụ mmiri mmiri argon electronics sara mbara na-agụnye gburugburu ebe obibi nke ngwaọrụ teknụzụ dị elu na usoro nrụpụta nke dabere na ihe a na-akpọ cryogenic. Ka anyị na-abanye n'ime oge ọgụgụ isi Artificial (AI), Intanet nke Ihe (IoT), na ụgbọ ala kwụụrụ onwe ya na-achị, ọchịchọ maka ibe ndị dị ike, na-arụ ọrụ nke ọma na-arị elu.

1. AI Accelerators na GPUs: Nnukwu ngalaba nhazi eserese (GPUs) chọrọ ịzụ ụdị AI dị ka ụdị asụsụ buru ibu chọrọ nnukwu anwụ anwụ na-enweghị ntụpọ. Ka ọnwụ ahụ buru ibu, ohere ahụ dị elu na otu adịghị ọcha nwere ike imebi mgbawa dum. Mpaghara enweghị ntụpọ nke UHP argon nyere bụ enweghị mkparịta ụka ebe a.

2. Mgbakọ Quantum: Dị ka ndị nchọpụta na-emepụta kọmpụta quantum, ihe ndị na-arụ ọrụ nke ọma a na-eji emepụta qubits chọrọ gburugburu mmepụta ihe na nso nso-efu. Argon purging dị mkpa na nkwadebe cryogenic na imepụta ndị na-emepụta ọgbọ na-abịa.

3. Igwe eletrọnịkị ike: Ụgbọ ala eletrik na-adabere na Silicon Carbide (SiC) na Gallium Nitride (GaN). Ịzụlite kristal semiconductor ndị a na-achọ ọbụna okpomọkụ dị elu karịa silicon ọkọlọtọ, na-eme ka ihe nchebe inert nke argon dịkwuo mkpa karị.

5. Ihe dị oke mkpa nke eriri ọkọnọ na isi mmalite

Imepụta argon mmiri dị ọcha nke ukwuu bụ ihe ịtụnanya nke injinịa kemịkalụ ọgbara ọhụrụ. A na-ewepụtakarị ya site na ikuku site na iji cryogenic fractional distillation in massive air separation units (ASUs). Otú ọ dị, ịmepụta gas bụ nanị ọkara agha; ịnyefe ya na ngwá ọrụ semiconductor na-enweghị ịhapụ ịdị ọcha bụkwa ihe ịma aka.

Njikwa mmetọ n'oge Transit

Ọ bụla valvụ, ọkpọkọ, na tankị nchekwa na-emetụ ultra-high ọcha mmiri mmiri argon ga-akpachapụrụ eletrọnịkị na tupu sachaa. Ọ bụrụ na ụgbọ mmiri na-ebufe nwere ọbụna ihe ntanye microscopic, ikuku ikuku agaghị ekwe ka argon pụta; okpomọkụ nke cryogenic nwere ike ịdọta adịghị ọcha nke ikuku n'ime, na-emebi ihe dum.

N'ọkwa fab, a na-echekwa argon mmiri mmiri n'ime nnukwu tankị nwere mkpuchi mkpuchi. A na-agafe ya site na vaporizers pụrụ iche na ihe ndị na-asachapụ gas ozugbo tupu ịbanye n'ime ụlọ dị ọcha.

Iji nọgide na-aga n'ihu, mmepụta anaghị akwụsị akwụsị, ndị na-emepụta semiconductor ga-eso ndị na-ebunye gas dị elu bụ ndị nweworo usoro ọkọnọ a siri ike. Maka ụlọ ọrụ ọgbara ọhụrụ na-achọ iji nweta ihe a na-aga n'ihu, ntụkwasị obi nke ihe a dị oke mkpa yana metrik ịdị ọcha na-ekwe nkwa, na-enyocha ngwọta gas ụlọ ọrụ pụrụ iche site n'aka ndị na-eweta ntụkwasị obi dị ka. Huazhong gas na-eme ka o doo anya na a na-ezute ụkpụrụ ziri ezi ma kpochapụ oge nrụpụta.

6. Echiche akụ na ụba na gburugburu ebe obibi

Ọnụ ọgụgụ nke argon nke gigafab ọgbara ọhụrụ riri na-atụ egwu. Otu nnukwu ụlọ nrụpụta semiconductor nwere ike iri iri puku kwuru iri puku cubic mita nke ultra-ọcha gas kwa ụbọchị.

Ịdịgide na imegharị ihe

N'ihi na argon bụ gas dị mma na anaghị eri ya na kemịkalụ n'ọtụtụ usoro semiconductor (ọ na-emekarị dị ka ọta anụ ahụ ma ọ bụ ihe ntanetị plasma), enwere ọganihu na-eto eto n'ime ụlọ ọrụ maka mgbake argon na usoro nhazigharị. Fabs dị elu na-abawanye na-arụnye nkeji mgbake na saịtị nke na-ejide ikuku argon site na ọkụ na-adọkpụ kristal na ọnụ ụlọ na-agbapụta. A na-emezigharị gas a na mpaghara. Ọbụghị naanị na nke a na-ebelata ụgwọ ọrụ fab nke ukwuu, mana ọ na-ebelata akara ụkwụ carbon jikọtara ya na ịsa mmiri na ibuga argon ọhụrụ n'ebe dị anya.

7. Ọdịnihu nke Argon na Advanced Node Manufacturing

Dị ka ụlọ ọrụ semiconductor na-aga n'ihu na 2nm, 14A (angstrom), na gafere, nhazi nke transistor na-agbanwe. Anyị na-esi na FinFET na-esi na Gate-All-Around (GAA) na-aga ma mechaa gaa na atụmatụ FET (CFET).

Ihe owuwu 3D ndị a chọrọ ntinye akwa atomic oyi akwa (ALD) na atomic Layer etching (ALE) - usoro na-emegharị silicon n'ụzọ nkịtị otu atom n'otu oge. Na ALD na ALE, a na-eji pulses nke argon na-achịkwa nke ọma iji kpochapụ ụlọ mmeghachi omume n'etiti doses kemịkalụ, na-ahụ na mmeghachi omume na-eme naanị ebe e bu n'obi n'elu atomic.

Ka nkenke na-abawanye, ịdabere na ya semiconductor mmiri mmiri argon ga na-esiwanye ike. Ihe ndị chọrọ ịdị ọcha nwere ike karịa karịa ụkpụrụ 6N dị ugbu a, na-agbanye n'ime mpaghara 7N (99.99999%) ma ọ bụ karịa, na-ebuga n'ihu ọhụrụ na nchacha gas na teknụzụ metrology.

Mmechi

Ọ dị mfe iju anya na microprocessor emechara—otu mpempe silicon nke nwere ọtụtụ ijeri igwe ọkụ na-ahụ anya nke nwere ike ịrụ ọtụtụ puku ijeri ngụkọ kwa nkeji. N'agbanyeghị nke a, isi nke injinịa mmadụ na-adabere kpamkpam n'ihe ndị a na-adịghị ahụ anya na-ewu ya.

Mmiri argon dị ọcha dị oke elu ọ bụghị naanị ngwa ahịa; ọ bụ ogidi ntọala nke ụlọ ọrụ semiconductor. Site n'ichebe ọmụmụ a wụrụ awụ nke kristal silicon ruo na-enyere plasma nke na-emepụta sekit nanometer, argon na-ekwe nkwa na gburugburu ebe obibi mara mma dị mkpa iji mee ka Iwu Moore dị ndụ. Dị ka ókè-ala nke mmiri mmiri argon electronics gbasaa iji kwado AI, kọmpụta quantum, na njikwa ike dị elu, ọchịchọ maka mmiri a dị ọcha zuru oke ga-anọgide na-abụ ihe na-akpali akpali n'azụ ọganihu nkà na ụzụ zuru ụwa ọnụ.

Ajụjụ

Q1: Gini mere argon mmiri ji ahọrọ gas inert ndị ọzọ dị ka nitrogen ma ọ bụ helium na ụfọdụ usoro semiconductor?

A: Ọ bụ ezie na nitrogen dị ọnụ ala ma na-ejikarị eme ihe dị ka gas na-ekpochapụ n'ozuzu, ọ bụghị n'ezie inert na oke okpomọkụ; ọ nwere ike iji silicon gbazere meghachi omume ka ọ bụrụ ntụpọ silicon nitride. Helium enweghị ike mana ọ dị oke ọkụ yana ọnụ. Argon na-akụtu "ebe dị ụtọ" - ọ bụ ihe na-adịghị agwụ agwụ ọbụna na oke okpomọkụ, dị arọ nke ọma iji kpuchie silicon a wụrụ awụ, ma nwee oke atomiki zuru oke iji kpochapụ atom n'oge usoro mgbasa ozi plasma n'emeghị ka mmeghachi omume kemịkal na-achọghị.

Q2: Kedu ka e si ebuga argon mmiri dị ọcha na-ebuga na ụlọ ọrụ mmepụta ihe (fabs) na-enweghị mmetọ?

A: Ịdokwa ịdị ọcha n'oge njem bụ nnukwu ihe ịma aka ngwa ngwa. A na-ebufe argon mmiri mmiri UHP n'ime gwongworo tankị cryogenic nwere mkpuchi nke ukwuu. Ihe dị n'ime ime tankị ndị a, yana valvụ niile na ihe ndị na-ebufe, bụ electropolished na-emecha enyo iji gbochie ịpụpụ na nsị. Tupu ebugo ya, a na-eme ka sistemu ahụ niile na-ehicha oghere. Mgbe ọ bịarutere na fab, gas na-agafe ihe ndị na-asachapụ ihe eji eme ihe na-eji teknụzụ getter kemịkalụ wepụ ihe ọ bụla adịghị ọcha ppt-level (akụkụ kwa puku ijeri) tupu argon erute wafer.

Q3: Kedu ọkwa dị ọcha chọrọ maka "argon mmiri mmiri semiconductor," oleekwa otú e si atụ ya?

A: Maka nrụpụta semiconductor dị elu, ịdị ọcha argon ga-abụrịrị opekata mpe “6N” (99.9999% dị ọcha), n'agbanyeghị na ụfọdụ usoro mbelata na-achọ 7N. Nke a pụtara na adịghị ọcha dị ka oxygen, mmiri mmiri, na hydrocarbons bụ naanị otu akụkụ kwa nde (ppm) ma ọ bụ ọbụna akụkụ kwa ijeri (ppb). A na-atụ ọkwa adịghị ọcha dị ntakịrị ndị a ozugbo na fab site na iji ngwa nyocha dị oke mmetụta, dị ka Cavity Ring-Down Spectroscopy (CRDS) na Gas Chromatography nwere nnukwu spectrometry (GC-MS), na-ahụ na njikwa ogo na-aga n'ihu.