2. He aha te Ahumahi Semiconductor e hiahia ana kia tino ma

Kia mohio ai koe ki te hiahia o te purema ultra-tiketike, me maarama tetahi ki te tauine o te hanga semiconductor hou. Ko nga maramara tino matatau o enei ra e whakaatu ana i nga transistors he iti noa nga nanometera te whanui. Hei whakaatu i tenei, ko te whenu kotahi o nga makawe tangata he 80,000 ki te 100,000 nanometer te matotoru.

I a koe e hanga ana i nga hanganga i te taumata ngota, ma te ngota ngota o te hāora kotahi, te pata iti moroiti ranei o te wai ka raru te mate.

• hāoratanga: Ka taea e te hāora e kore e hiahiatia te tauhohe me nga hanga hikaka ngawari, ka whakarereke i o raatau taonga hiko.

• Parahanga Matūriki: Ahakoa he matūriki kotiti noa ka taea te porowhita-poto i te transistor nanoscale, ka kore e whai hua te waahanga katoa o te miihiniiti.

• Whakaiti Hua: I roto i te mahi hanga mano tini o nga angiangi ia wiki, he iti te hekenga o te hua na te poke o te hau ka taea te whakamaori ki te tekau miriona taara mo nga moni kua ngaro.

No reira, te argon wai hikohiko ka whakauruhia ki roto i nga taiao rūma ma, me tino kore o nga parahanga tauhohenga.

3. Nga tono matua o Semiconductor Liquid Argon

Ko te haerenga o te angiangi silicon mai i nga rawa mata ki te miihini miihini kua oti te maha o nga hikoinga uaua. Ko te argon wai parakore tino-nui kua whakauruhia ki roto i nga waahanga tino nui o tenei haerenga.

3.1. Te Toia Kiriata Kiriata (Te Tukatuka Czochralski)

Ko te turanga o tetahi microchip ko te angiangi silicon. Ka tapatapahia enei angiangi mai i te nui, te kirikiri kirikiri ingots kotahi i tupu ma te whakamahi i te tikanga Czochralski (CZ). I roto i tenei tukanga, ka whakarewahia te silicon polycrystalline kua tino purea ki roto i te parapara quartz i te mahana neke atu i te 1,400°C. Ka whakauruhia he karaihe kakano ka toia ki runga, ka tohia he karaihe porotakaroa tino pai mai i te rewa.

I roto i tenei tukanga waiariki tino, he tino hohenga te hiako whakarewa. Mena ka pa atu ki te hāora, hauota ranei, ka hanga he hauhā hauhā me te nitride silicon ranei, ka whakangaro i te hanganga tioata parakore. I konei, ko te argon te tino tiaki. Ka purea tonu te oumu ki te kohu argon wai parakore ultra-tiketike ki te hanga i te tino hauhautanga. Na te mea he taumaha ake te argon i te hau, ka hangai he paraikete whakamarumaru ki runga i te hiako rewa, me te whakarite kia tino pai te hanga o te ingot me te kore he koha moroiti.

3.2. Te Whakapiri Plasma me te Whakanoho

Ka hangaia nga maramara o naianei ki nga paparanga 3D. Kei roto i tenei ko te whakatakoto i nga paparanga moroiti o nga rawa kawe, whakamatao ranei ki runga i te angiangi, katahi ka tarai etahi waahanga motuhake hei hanga iahiko.

• Sputtering (Deposition Kohu Tino – PVD): Ko Argon te hau tuatahi e whakamahia ana mo te pupuhi. I roto i te ruma korehau, ka katote te hau argon ki te plasma. Ka whakaterehia enei katote argon pai ki roto ki tetahi papanga (penei i te parahi, te titanium ranei). Ko te kaha o te kaha o nga katote argon taumaha ka paopao i nga ngota mai i te whaainga, katahi ka taurite te whakatakoto ki runga i te angiangi silicon. Ka tohua te Argon na te mea he tino pai tana papatipu ngota ki te whakakore i nga ngota konganuku me te kore e tauhohenga matū ki a raatau.

• Hohonu Reactive Ion Etching (DRIE): Ina hiahia nga kaihanga ki te tarai i nga awaawa hohonu, tino tika ki roto i te silicon—he mea nui mo nga maramara mahara me te whakakakahu matatau—he maha nga wa ka konatunatuahia te argon ki nga hau hohe hei whakapumau i te plasma me te awhina tinana ki te pupuhi i te mata angiangi, ka tahia atu nga hua kua taraihia.

3.3. DUV me EUV Lithography (Excimer Lasers)

Ko te Lithography te tikanga o te whakamahi marama ki te taa tauira ara iahiko ki runga i te angiangi. I te iti haere o nga iahiko, me whakamahi nga kaihanga i te marama me nga roangaru poto ake. Koinei te waahi hiko argon wai whiti ki te ahupūngao whatu.

Kei te whakawhirinaki nui te whakamaoritanga Ultraviolet (DUV) ki runga i nga laser excimer ArF (Argon Fluoride). Ka whakamahia e enei lasers te ranunga tino whakahaere o te argon, fluorine, me nga hau haukura ki te whakaputa marama tino arotahi me te roangaru o te 193 nanometer. Ko te ma o te argon e whakamahia ana i roto i enei kohanga laser he tino kaha. Ka taea e nga mea poke te whakaheke i te optics taiaho, te whakaiti i te kaha o te rama, me te hanga i te tukanga lithography ki te tuhi i nga iahiko porangi, koha ranei.

Ahakoa i roto i nga punaha whakaata hou a Extreme Ultraviolet (EUV), he mahi nui te argon hei hau maa hei pupuri i nga punaha whakaata ngawari, tino uaua kia kore rawa e poke i te ngota.

3.4. Te Whakawhana me te Tukatuka Ngawha

I muri i te whakaurunga o te dopants (penei i te boron, i te ūkuikui ranei) ki roto i te silicon ki te huri i ona taonga hiko, me whakamahana te angiangi ki te wera nui hei whakatika i te kino o te whariki karaihe me te whakahohe i nga dopants. Ko tenei tukanga, e kiia nei ko te annealing, me mahi i roto i te tino whakahaere, i te taiao kore-hauora hei aukati i te mata o te angiangi kia kore e waikura. Ko te rere tonu o te argon ultra-pure e whakarato ana i tenei taiao waiariki haumaru.

4. Liquid Argon Electronics: Whakakaha i te Whakatupuranga o muri o te Hangarau

Ko te kupu hiko argon wai ko te nuinga o te rauwiringa kaiao o nga taputapu hangarau-nui me nga tukanga whakangao e whakawhirinaki ana ki tenei rauemi tangihanga. I a tatou e neke ana ki roto i te waa e rangatira ana e Artificial Intelligence (AI), te Ipurangi o nga Mea (IoT), me nga waka motuhake, kei te piki haere te hiahia mo nga maramara kaha ake, kaha-kaha.

1. AI Accelerators me nga GPU: Ko nga waeine tukatuka kauwhata nui (GPU) e hiahiatia ana ki te whakangungu i nga tauira AI penei i nga tauira reo nui, me mate te silicon tino nui, kore koha. Ko te nui o te mate, ka nui ake te tupono ka taea e te poke kotahi te pakaru i te maramara katoa. Ko te taiao kohakore e whakaratohia ana e te UHP argon kaore e taea te whiriwhiri i konei.

2. Rorohiko Rarangi: I te wa e whakawhanake ana nga kairangahau i nga rorohiko quantum, ko nga rawa whakangao e whakamahia ana hei hanga qubits e hiahia ana ki nga taiao hangahanga tata ki te kore-kore. He mea nui te purenga argon i roto i te whakaritenga cryogenic me te hanga o enei kaiwhakatikatika whakatipuranga.

3. Hiko Hiko: Ka whakawhirinaki nga waka hiko ki te Silicon Carbide (SiC) me te Gallium Nitride (GaN) maramara hiko. Ko te whakatipu i enei tioata semiconductor pūhui me nui ake te pāmahana i te silicon paerewa, ka nui ake te hiranga o nga taonga whakamarumaru o te argon.

5. Te Haahitanga o te Raina Whakawhiwhi me te Raraunga

Ko te whakaputa i te argon wai parakore tino teitei he mea whakamiharo o te miihini matū hou. Ko te tikanga ka tangohia mai i te hau ma te whakamahi i te whakamaarama hautanga cryogenic i roto i nga waahanga wehe hau nui (ASU). Heoi, ko te hanga hau he haurua noa o te pakanga; Ko te tuku ki te taputapu semiconductor me te kore e ngaro te parakore he rite tonu te wero.

Mana Whakapaipai I te Whakawhiti

Ia takirere, paipa, me te taika rokiroki e pa ana ki te argon wai parakore ultra-tiketike me tino hikoi me te horoi i mua. Mēnā he turuturu mōkitokito te waka waka waka, e kore te pehanga kōhauhau e tuku noa i te argon ki waho; ka taea e te pāmahana cryogenic te kukume i nga poke o te hau i roto, ka pakaru te puranga katoa.

I te taumata fab, ka rongoahia te argon wai ki roto i nga taika nui kua whakawetohia. Katahi ka tukuna ma roto i nga whakangohu tino motuhake me nga kaipara hau i mua tonu i te urunga ki te ruuma horoi.

Kia mau tonu ai te whakaputanga kore e haukotia, me mahi tahi nga kaihanga semiconductor me nga kaiwhakarato hau o runga kua mohio ki tenei mekameka tuku. Mo nga whakaurunga hou e rapu ana ki te mau tonu, pono tonu te tuku o tenei rawa tino nui me nga inenga parakore, te tirotiro i nga rongoa hau ahumahi motuhake mai i nga kaiwhakarato whakawhirinaki penei Huazhong Gas ka whakarite kia tutuki nga paerewa tika, ka whakakorehia te wa whakangao.

6. Whakaaro Ohaoha me te Taiao

Ko te nui o te argon e pau ana e te gigafab hou he tino miharo. Ka taea e tetahi whare whakangao semiconductor nui te pau te tekau mano mita pūtoru o te hau ultra-parakore ia ra.

Roiwhi me te Hangarua

Na te mea he hau rangatira te argon, a, kaore e pau i te matū i roto i te nuinga o nga mahi semiconductor (ko te nuinga o te mahi hei parepare tinana, he reo plasma ranei), kei te tipu haere te pana ki roto i te umanga mo te whakaora argon me nga punaha hangarua. Kei te piki ake te whakaurunga o nga whare hangai i nga waahanga whakaora i runga i te waahi ka hopu i te ngongo argon mai i nga oumu toia karaihe me nga ruuma pupuhi. Ka purea ano tenei hau i te rohe. Ehara tenei i te mea ka tino whakaitihia nga utu whakahaere o te papanga, engari ka whakahekehia ano te tapuwae waro e pa ana ki te whakaheke me te kawe argon hou puta noa i nga tawhiti.

7. Ko te heke mai o Argon i roto i te Hanganga Node Ake

I te wa e pana ana te ahumahi semiconductor ki te 2nm, 14A (angstrom), me tua atu, kei te huri te hoahoanga o nga transistors. Kei te neke tatou mai i FinFET ki te Gate-All-Around (GAA) ka mutu ki nga hoahoa FET (CFET) taapiri.

Ko enei hanganga Ahu-3 e hiahia ana ki te tukunga paparanga ngota (ALD) me te tarai paparanga ngota (ALE)—nga tukanga e raweke ana i te silicon mo te kotahi ngota i te wa kotahi. I roto i te ALD me te ALE, ka whakamahia nga putere o te argon ki te horoi i te ruuma tauhohenga i waenga i nga pota matū, me te whakarite ka puta noa nga tauhohenga ki nga waahi e tika ana ki te mata ngota.

Ka piki ake te tika, ko te whakawhirinaki ki runga argon wai hikohiko ka kaha noa. Ko nga whakaritenga mo te purenga ka nui ake i nga paerewa 6N o naianei, ka pana ki te ao o 7N (99.99999%) teitei ake ranei, e akiaki ana i nga mahi hou mo te horoi hau me nga hangarau metrology.

Whakamutunga

He mea ngawari ki te miharo ki te miihini miihini kua oti - he waahanga o te silicon kei roto nga piriona o nga huringa miihini e kaha ana ki te mahi i nga piriona o nga tatauranga mo ia hekona. Heoi ano, ko tenei tihi o te miihini tangata kei te whakawhirinaki katoa ki nga mea e kore e kitea e hanga ana.

Argon wai parakore ultra-tiketike ehara i te mea he taonga noa; he pou turanga o te ahumahi semiconductor. Mai i te whakamarumaru i te whanau rewa o nga tioata silicon ki te whakaahei i te plasma e tarai ana i nga iahiko tauine nanometer, ka whakamanahia e te argon te taiao tino tika kia ora tonu te Ture a Moore. Ka rite ki nga rohe o hiko argon wai whakawhänui ki te tautoko i te AI, te rorohiko quantum, me te whakahaere hiko teitei, ko te tono mo tenei wai tino parakore, ka noho tonu hei kaha ki muri i te ahu whakamua hangarau o te ao.

FAQ

Q1: He aha te wai argon i pai ake ai i etahi atu hau koretake penei i te hauota, te helium ranei i roto i etahi tukanga semiconductor?

A: Ahakoa he iti ake te hauota me te whakamahia whanui hei hau horoi whanui, kaore e tino mokowhiti i nga wera tino tiketike; ka taea e ia te tauhohe me te hiako rewa hei hanga i nga hapa nitride silicon. Ko te Helium he koretake engari he tino maamaa me te utu nui. Ka pa te Argon ki te "waahi reka" - he tino mokowhiti ahakoa i te tino wera, he taumaha ki te paraikete i te kirika rewa, a he pai te papatipu ngota ki te whakakore tinana i nga ngota i te wa e pupuhi ana te plasma me te kore e puta he tauhohenga matū kore.

Q2: Me pehea te kawe i te argon wai parakore ultra-tiketike ki nga tipu hangahanga semiconductor (fabs) kaore he poke?

A: Ko te pupuri i te ma i te wa o te whakawhiti he wero nui mo te arorau. Ka haria te argon wai UHP i roto i nga taraka taraka cryogenic motuhake. Ko nga mata o roto o enei taika, tae atu ki nga maru katoa me nga ngongo whakawhiti, ka whakahiatohia ki te whakaoti whakaata kia kore ai e pakaru te hau me te whakaheke matūriki. I mua i te utaina, ka mahia te katoa o te punaha ki te horoi korehau. I te taenga atu ki te whare, ka haere te hau ki roto i nga purepure e whakamahi ana i nga hangarau tiki matū hei tango i nga poke o te taumata ppt (waahanga mo ia trillion) i mua i te taenga atu o te argon ki te angiangi.

Q3: He aha te taumata parakore e hiahiatia ana mo te "argon wai semiconductor," me pehea te ine?

A: Mo nga mahi hangahanga hikoi, ko te maatanga argon me "6N" te iti rawa (99.9999% parakore), ahakoa he 7N te tono a etahi o nga tukanga tapahi. Ko te tikanga ko nga poke penei i te hāora, te makuku, me te waiwaro ka herea ki te 1 wahanga mo te miriona (ppm), ahakoa nga wahanga mo te piriona (ppb). Ko enei taumata poke iti ka inehia i roto i te waa tuuturu i te whare ma te whakamahi i nga taputapu tātari tino tairongo, penei i te Cavity Ring-Down Spectroscopy (CRDS) me te Gas Chromatography me te spectrometry papatipu (GC-MS), kia mau tonu te mana o te kounga.