2. ڇو سيمڪنڊڪٽر انڊسٽري مطلق پاڪائي جي تقاضا ڪري ٿي

الٽرا-اعلي پاڪائي جي ضرورت کي سمجھڻ لاءِ، ھڪڙي کي سمجھڻ گھرجي جديد سيمڪڊڪٽر جي پيداوار جي پيماني تي. اڄ جي سڀ کان وڌيڪ ترقي يافته چپس خصوصيت ٽرانزيسٽر جيڪي صرف چند نانو ميٽر ويڪر آهن. ان کي نظر ۾ رکڻ لاءِ، انساني وار جو هڪ ٿلهو 80,000 کان 100,000 نانو ميٽر ٿلهو آهي.

جڏهن توهان ايٽمي سطح تي اڏاوتون ٺاهي رهيا آهيو، آڪسيجن جو هڪ واحد ماليڪيول يا پاڻي جو هڪ خوردبيني قطرو تباهي واري ناڪامي جو سبب بڻجي سگهي ٿو.

• آڪسائيڊيشن: ناپسنديده آڪسيجن نازڪ سلکان جي جوڙجڪ سان رد عمل ڪري سگهي ٿي، انهن جي برقي ملڪيت کي تبديل ڪري ٿي.

• ذرات جي آلودگي: ايستائين جو هڪڙو ٿلهو ذرو به هڪ نانوسڪيل ٽرانزسٽر کي شارٽ سرڪٽ ڪري سگهي ٿو، جيڪو مائيڪرو چپ جي پوري حصي کي بيڪار بڻائي ٿو.

• پيداوار جي گھٽتائي: هڪ فيب پروسيسنگ ۾ هر هفتي هزارين ويفرز، گئس جي آلودگي جي ڪري پيداوار ۾ معمولي گهٽتائي گم ٿيل آمدني ۾ لکين ڊالرن ۾ ترجمو ڪري سگهي ٿي.

تنهن ڪري، جي سيمي ڪنڊڪٽر مائع آرگن صاف روم جي ماحول ۾ متعارف ڪرايو وڃي بنيادي طور تي ڪنهن به رد عمل واري آلودگي کان خالي هجي.

3. سيمي ڪنڊڪٽر مائع آرگن جون بنيادي ايپليڪيشنون

خام مال کان هڪ مڪمل مائڪرو پروسيسر تائين سلڪون ويفر جو سفر سوين پيچيده قدم کڻندو آهي. الٽرا اعلي پاڪائي مائع آرگن هن سفر جي ڪيترن ئي نازڪ مرحلن ۾ تمام گهڻي ضم ٿيل آهي.

3.1. سلڪون ڪرسٽل ڇڪڻ (Czochralski پروسيس)

ڪنهن به مائڪروچپ جو بنياد سلکان ويفر آهي. اهي ويفرز Czochralski (CZ) طريقو استعمال ڪندي وڏي پئماني تي، سنگل-ڪرسٽل سلڪون انگوٽس مان ڪٽيا ويا آهن. هن عمل ۾، انتهائي صاف ٿيل پولي ڪرسٽل لائن سلڪون 1,400 ° C کان وڌيڪ گرمي پد تي هڪ کوارٽز ڪرسيبل ۾ ڳري ويندي آهي. هڪ ٻج جو ڪرسٽل متعارف ڪرايو ويندو آهي ۽ آهستي آهستي مٿي کڄي ويندو آهي، هڪ مڪمل سلنڊرائيل کرسٽل کي پگھلائي ٻاهر ڪڍيو ويندو آهي.

هن انتهائي حرارتي عمل دوران، پگھليل سلکان انتهائي رد عمل آهي. جيڪڏهن اهو آڪسيجن يا نائيٽروجن سان رابطي ۾ اچي ٿو، اهو سلکان ڊاءِ آڪسائيڊ يا سلڪون نائٽرائڊ ٺاهيندو، خالص ڪرسٽل ڍانچي کي تباهه ڪندو. هتي، آرگن حتمي محافظ طور ڪم ڪري ٿو. فرنس کي مسلسل بخار سان صاف ڪيو ويندو آهي الٽرا اعلي پاڪائي مائع argon مڪمل طور تي بيڪار ماحول پيدا ڪرڻ لاء. ڇاڪاڻ ته آرگن هوا کان ڳرو آهي، اهو پگھريل سلڪون مٿان هڪ حفاظتي ڪمبل ٺاهي ٿو، انهي کي يقيني بڻائي ٿو ته نتيجو انگوٽ ساخت جي لحاظ کان مڪمل ۽ خوردبيني خرابين کان پاڪ آهي.

3.2. پلازما ايچنگ ۽ جمع

جديد چپس 3D تہن ۾ ٺهيل آهن. ھن ۾ شامل آھي خوردبيني پرت جي ڪنڊڪٽو يا موصلي واري مواد کي ويفر تي جمع ڪرڻ ۽ پوءِ سرڪٽ ٺاھڻ لاءِ مخصوص حصن کي ڇڪڻ.

• ڦاٽڻ (جسماني بخار جمع ڪرڻ - PVD): ارگون بنيادي گئس آهي جيڪا اسپٽرنگ ۾ استعمال ٿئي ٿي. ويڪيوم چيمبر ۾، آرگن گئس کي پلازما ۾ آئنائيز ڪيو ويندو آهي. اهي مثبت طور تي چارج ٿيل آرگن آئن وري تيز ٿين ٿا ٽارگيٽ مواد ۾ (جهڙوڪ تانبا يا ٽائٽينيم). ڳري آرگن آئنز جي سراسر متحرڪ قوت ايٽم کي ٽارگيٽ تان ڇڪي ٿي، جيڪي پوءِ سلڪون ويفر تي برابر جمع ٿين ٿيون. آرگن کي چونڊيو ويو آهي ڇاڪاڻ ته ان جو ايٽمي ماس مڪمل طور تي مناسب آهي ته ڌاتو جي ايٽم کي موثر طريقي سان ختم ڪرڻ جي بغير انهن سان ڪيميائي رد عمل جي.

• ڊيپ ري ايڪٽو آئن ايچنگ (DRIE): جڏهن ٺاهيندڙن کي سلڪون ۾ گہرے، انتهائي درست خندق کي ڇڪڻ جي ضرورت آهي - ميموري چپس ۽ ترقي يافته پيڪنگنگ لاءِ اهم - آرگن اڪثر ڪري رد عمل واري گيس سان ملايو ويندو آهي ته جيئن پلازما کي مستحڪم ڪري ۽ ويفر جي سطح کي جسماني طور تي بمباري ڪرڻ ۾ مدد ڪري، ان کي صاف ڪري ڇڏيو.

3.3. DUV ۽ EUV Lithography (Excimer Lasers)

ليٿوگرافي اهو عمل آهي جيڪو روشني کي استعمال ڪرڻ لاءِ سرڪٽ جي نمونن کي ويفر تي ڇپائي ٿو. جيئن سرڪٽ سڪي ويا آهن، ٺاهيندڙن کي روشني استعمال ڪرڻي پوندي آهي تيزيءَ سان ننڍڙن موج جي ڊيگهه سان. هي آهي جتي مائع argon اليڪٽرانڪس نظرياتي فزڪس سان ٽڪراءُ.

ڊيپ الٽرا وائلٽ (DUV) ليٿوگرافي گهڻو ڪري ArF (Argon Fluoride) excimer lasers تي ڀاڙي ٿو. اهي ليزر 193 نانو ميٽرن جي موج جي ڊيگهه سان انتهائي مرکوز روشني پيدا ڪرڻ لاءِ آرگن، فلورائن ۽ نيون گيس جو صحيح ڪنٽرول ٿيل مرکب استعمال ڪندا آهن. انهن ليزر cavities ۾ استعمال argon جي پاڪائي ناقابل یقین حد تائين سخت آهي. ڪا به نجاست ليزر آپٽڪس کي خراب ڪري سگهي ٿي، روشنيءَ جي شدت کي گهٽائي سگهي ٿي، ۽ ليٿوگرافي جي عمل کي blurry يا خراب سرڪٽس پرنٽ ڪري سگهي ٿي.

ايستائين جو جديد Extreme Ultraviolet (EUV) لٿوگرافي سسٽم ۾، آرگن هڪ اهم ڪردار ادا ڪري ٿو صاف گئس جي طور تي نازڪ، انتهائي پيچيده آئيني سسٽم کي مڪمل طور تي ماليڪيولر آلودگي کان پاڪ رکڻ لاءِ.

3.4. annealing ۽ حرارتي پروسيسنگ

ڊوپنٽس (جهڙوڪ بوران يا فاسفورس) کي سلکان ۾ لڳائڻ کان پوءِ ان جي برقي ملڪيت کي تبديل ڪرڻ لاءِ ، ويفر کي لازمي طور تي تيز گرمي پد تي گرم ڪيو وڃي ٿو ته ڪرسٽل لٽيس کي نقصان جي مرمت ڪري ۽ ڊوپنٽس کي چالو ڪيو وڃي. اهو عمل، جيڪو اينيلنگ طور سڃاتو وڃي ٿو، سختي سان ڪنٽرول ٿيل، آڪسيجن کان پاڪ ماحول ۾ ٿيڻ گهرجي ته جيئن ويفر جي مٿاڇري کي آڪسائيڊ ڪرڻ کان روڪي سگهجي. الٽرا خالص آرگن جو هڪ مسلسل وهڪرو هن محفوظ حرارتي ماحول فراهم ڪري ٿو.

4. Liquid Argon Electronics: Powering the Next Generation of Tech

اصطلاح مائع argon اليڪٽرانڪس وسيع طور تي اعلي ٽيڪنالاجي ڊوائيسز ۽ پيداوار جي عملن جي ماحولياتي نظام کي شامل ڪري ٿو جيڪي هن cryogenic مواد تي منحصر آهن. جيئن ته اسان مصنوعي ذهانت (AI)، انٽرنيٽ جي شين (IoT)، ۽ خودمختيار گاڏين جي تسلط واري دور ۾ وڃون ٿا، وڌيڪ طاقتور، توانائي جي موثر چپس جي طلب آسمان کي ڇڪيندي آهي.

1. AI Accelerators ۽ GPUs: وڏي گرافڪ پروسيسنگ يونٽس (GPUs) AI ماڊلز کي تربيت ڏيڻ لاءِ گھربل آھن جھڙوڪ وڏي ٻولي جا ماڊل ناقابل یقین حد تائين وڏي، عيب کان پاڪ سلڪون ڊيز جي ضرورت آھي. ڊاءِ جيتري وڏي ٿيندي، اوترو ئي وڌيڪ موقعو هوندو ته هڪ نجاست پوري چپ کي خراب ڪري سگهي ٿي. UHP argon پاران مهيا ڪيل بي عيب ماحول هتي غير ڳالهين جي قابل آهي.

2. ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ: جيئن ته محقق ڪوانٽم ڪمپيوٽرن کي ترقي ڪري رهيا آهن، سپر ڪنڊڪٽنگ مواد جيڪي ڪوبٽس ٺاهڻ لاءِ استعمال ڪيا ويندا آهن انهن لاءِ ماحول پيدا ڪرڻ جي ضرورت آهي تقريبن صفر آلودگي سان. آرگن صاف ڪرڻ ضروري آهي cryogenic تياري ۽ انهن ايندڙ نسل جي پروسيسرز جي ٺهڻ ۾.

3. پاور اليڪٽرانڪس: اليڪٽرڪ گاڏيون سلکان ڪاربائيڊ (SiC) ۽ Gallium Nitride (GaN) پاور چپس تي ڀاڙين ٿيون. انهن مرڪب سيميڪنڊڪٽر ڪرسٽل کي وڌائڻ لاءِ معياري سلڪون کان به وڌيڪ گرمي پد جي ضرورت هوندي آهي، جنهن ڪري ارگون جي انٽ شيلڊنگ ملڪيت کي اڃا به وڌيڪ اهم بڻائي ٿو.

5. سپلائي چين ۽ سورسنگ جي تنقيد

الٽرا اعلي پاڪائي مائع آرگن پيدا ڪرڻ جديد ڪيميائي انجنيئرنگ جو هڪ معجزو آهي. اهو عام طور تي هوا مان ڪڍيو ويندو آهي cryogenic fractional distillation in massive air separation units (ASUs). بهرحال، گئس پيدا ڪرڻ صرف اڌ جنگ آهي؛ صفائي کي وڃائڻ کان سواءِ ان کي سيمي ڪنڊڪٽر ٽول تائين پهچائڻ هڪ جيترو مشڪل آهي.

ٽرانسپورٽ دوران آلودگي ڪنٽرول

هر والو، پائپ، ۽ اسٽوريج ٽينڪ جيڪو ڇڪي ٿو الٽرا اعلي پاڪائي مائع argon خاص طور تي electropolished ۽ اڳ-purged هجڻ ضروري آهي. جيڪڏهن هڪ ٽرانسپورٽ ٽينڪر وٽ به هڪ خوردبيني ليک آهي، فضائي دٻاء صرف آرگن کي ٻاهر نه ڇڏيندو؛ cryogenic گرمي پد اصل ۾ ماحول جي نجاست کي ڇڪي سگھي ٿو ۾، سڄي بيچ کي برباد ڪرڻ.

فيب سطح تي، مائع آرگن وڏي ويڪيوم-موصل بلڪ ٽينڪ ۾ ذخيرو ٿيل آهي. ان کان پوءِ ان کي صاف ڪرڻ واري ڪمري ۾ داخل ٿيڻ کان اڳ انتهائي خاص واپرائيزر ۽ پوائنٽ آف استعمال گيس صاف ڪندڙ ذريعي گذريو ويندو آهي.

مسلسل، اڻ رڪاوٽ پيداوار کي برقرار رکڻ لاءِ، سيمي ڪنڊڪٽر ٺاهيندڙن کي لازمي طور تي اعليٰ درجي جي گئس سپلائرز سان ڀائيواري ڪرڻ گهرجي جن هن سخت سپلائي چين ۾ مهارت حاصل ڪئي آهي. جديد ترين سهولتن لاءِ هن نازڪ مواد جي مسلسل، قابل اعتماد فراهمي کي يقيني بڻائڻ جي لاءِ گارنٽي ٿيل پاڪائي ميٽرڪس سان، خاص صنعتي گيس حلن جي ڳولا ڪندي قابل اعتماد فراهم ڪندڙن جهڙوڪ هوازونگ گيس انهي کي يقيني بڻائي ٿو ته درست معيار پورا ڪيا ويا آهن ۽ پيداوار جو وقت ختم ڪيو ويو آهي.

6. اقتصادي ۽ ماحولياتي خيالات

جديد گيگافاب پاران استعمال ڪيل ارگون جو سراسر حجم حيران ڪندڙ آهي. ھڪڙي ھڪڙي وڏي سيمي ڪنڊڪٽر جي پيداوار جي سهولت ھر ھڪ ڏينھن ۾ ڏھ ھزار ڪعبي ميٽر الٽرا خالص گيس استعمال ڪري سگھي ٿي.

استحڪام ۽ ريسائيڪلنگ

ڇاڪاڻ ته آرگن هڪ عظيم گيس آهي ۽ اڪثر سيمي ڪنڊڪٽر پروسيس ۾ ڪيميائي طور استعمال نه ڪيو ويندو آهي (اهو اڪثر ڪري جسماني شيلڊ يا پلازما وچولي طور ڪم ڪري ٿو)، صنعت جي اندر آرگن جي بحالي ۽ ريسائڪلنگ سسٽم لاءِ وڌندڙ زور آهي. ترقي يافته فيبز تيزي سان آن سائيٽ ريڪوري يونٽس کي انسٽال ڪري رهيا آهن جيڪي ڪرسٽل ڇڪڻ واري فرنس ۽ اسپٽرنگ چيمبرن مان آرگن جي نڪرڻ کي پڪڙيندا آهن. اهو گئس وري مقامي طور تي صاف ڪيو ويندو آهي. نه رڳو اهو خاص طور تي فيب جي آپريٽنگ خرچن کي گهٽائي ٿو، پر اهو پڻ گهٽائي ٿو ڪاربن جي پيرن جي نشانن سان لاڳاپيل ۽ ڊگهي فاصلي تي تازي آرگن کي نقل ڪرڻ سان.

7. ترقي يافته نوڊ جي پيداوار ۾ آرگن جو مستقبل

جيئن ته سيمي ڪنڊڪٽر انڊسٽري 2nm، 14A (انگسٽروم) ڏانهن ڌڪيندي آهي، ۽ ان کان ٻاهر، ٽرانسسٽرز جو فن تعمير تبديل ٿي رهيو آهي. اسان FinFET کان گيٽ-آل-ارائونڊ (GAA) ۽ آخرڪار مڪمل FET (CFET) ڊيزائن ڏانهن منتقل ڪري رهيا آهيون.

انهن 3D ساختن کي ايٽمي پرت جمع ڪرڻ (ALD) ۽ ايٽمي پرت ايچنگ (ALE) جي ضرورت هوندي آهي - پروسيس جيڪي سلڪون لفظي طور تي هڪ وقت ۾ هڪ ايٽم کي هٿي وٺن ٿا. ALD ۽ ALE ۾، آرگن جي صحيح طور تي ڪنٽرول ٿيل دال کي ڪيميائي دوائن جي وچ ۾ رد عمل جي چيمبر کي صاف ڪرڻ لاء استعمال ڪيو ويندو آهي، انهي کي يقيني بڻائي ٿو ته رد عمل صرف اهو ئي ٿئي ٿو جتي ايٽمي سطح تي ارادو ڪيو ويو آهي.

جيئن ته درستگي وڌي ٿي، انحصار تي سيمي ڪنڊڪٽر مائع آرگن صرف تيز ٿيندو. پاڪائي جون گهرجون شايد موجوده 6N معيارن کان به وڌي وڃن ٿيون، 7N (99.99999٪) يا ان کان وڌيڪ جي دائري ۾ آڻيندي، گئس صاف ڪرڻ ۽ ميٽرولوجي ٽيڪنالاجيز ۾ وڌيڪ جدت آڻيندي.

نتيجو

مڪمل ٿيل مائڪرو پروسيسر تي حيران ٿيڻ آسان آهي - سلڪون جو هڪ ٽڪرو جنهن ۾ اربين خوردبيني سوئچز شامل آهن جيڪي في سيڪنڊ ۾ ٽريلين حسابن کي انجام ڏيڻ جي قابل آهن. اڃان تائين، انساني انجنيئرنگ جو هي عروج مڪمل طور تي ان پوشیدہ عناصر تي منحصر آهي جيڪي ان کي تعمير ڪن ٿا.

الٽرا اعلي پاڪائي مائع argon صرف هڪ سامان نه آهي؛ اهو سيمي ڪنڊڪٽر انڊسٽري جو هڪ بنيادي ستون آهي. سلڪون ڪرسٽل جي پگھريل پيدائش کي بچائڻ کان وٺي پلازما کي فعال ڪرڻ لاءِ جيڪو نانو ميٽر-اسڪيل سرڪٽ ٺاهي ٿو، آرگن مور جي قانون کي زنده رکڻ لاءِ ضروري ماحول جي ضمانت ڏئي ٿو. جي سرحدن وانگر مائع argon اليڪٽرانڪس AI، ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ، ۽ جديد پاور مئنيجمينٽ کي سپورٽ ڪرڻ لاءِ وڌايو، هن مڪمل طور تي خالص، غير فعال مائع جي طلب عالمي ٽيڪنالاجي ترقي جي پويان هڪ محرڪ قوت طور جاري رهندي.

FAQs

Q1: ڇو مائع آرگن کي ٻين غير فعال گيسن تي ترجيح ڏني ويندي آهي جهڙوڪ نائٽروجن يا هيليم ڪجهه سيمي ڪنڊڪٽر عملن ۾؟

الف: جڏهن ته نائيٽروجن سستو آهي ۽ وڏي پيماني تي عام صاف گئس جي طور تي استعمال ڪيو ويندو آهي، اهو واقعي انتهائي تيز گرمي پد تي غير فعال ناهي؛ اهو پگھلڻ واري سلکان سان رد عمل ڪري سگهي ٿو ته جيئن سلڪون نائٽرائڊ عيب پيدا ٿئي. هيليم غير فعال آهي پر تمام هلڪو ۽ قيمتي آهي. آرگن ”مٺي جاءِ“ کي ماريندو آهي - اهو انتهائي گرمي پد تي به مڪمل طور تي بيڪار آهي، ڪافي وزني آهي مؤثر طريقي سان پگھليل سلڪون کي خالي ڪرڻ لاءِ، ۽ ان وٽ مڪمل ايٽمي ماس آهي ته جيئن پلازما ڦاٽڻ واري عمل دوران ايٽم کي جسماني طور تي خارج ڪري سگهي، بغير ڪنهن ناپسنديده ڪيميائي رد عمل جي.

Q2: الٽرا هاءِ purity مائع آرگن کي آلودگي کان سواءِ سيمي ڪنڊڪٽر فيبريڪيشن پلانٽس (فابس) ڏانهن ڪيئن پهچايو ويندو آهي؟

الف: ٽرانزٽ دوران پاڪائي کي برقرار رکڻ هڪ وڏو لوجسٽڪ چئلينج آهي. UHP مائع آرگن کي خاص، انتهائي موصل ٿيل cryogenic ٽينڪر ٽرڪ ۾ منتقل ڪيو ويندو آهي. انهن ٽينڪن جي اندروني سطحن سان گڏوگڏ سڀئي والوز ۽ منتقلي هوز، آئرن جي ختم ٿيڻ لاء اليڪٽرڪ پولش ڪيو ويو آهي ته جيئن آئوٽ گيسنگ ۽ ذرات جي وهڪري کي روڪڻ لاء. لوڊ ڪرڻ کان اڳ، سڄو سسٽم سخت ويڪيوم صاف ڪرڻ کان گذري ٿو. فيب تي پهچڻ تي، گيس پوائنٽ-آف-استعمال صاف ڪرڻ وارن مان گذري ٿي جيڪي ڪيميڪل گيٽر ٽيڪنالاجي استعمال ڪن ٿيون ته ڪنهن به گمراهيءَ واري ppt-سطح (حصو في ٽريلين) نجاست کي ختم ڪرڻ لاءِ آرگن جي ويفر تائين پهچڻ کان اڳ.

Q3: "سيمڪنڊڪٽر مائع آرگن" لاءِ ڪهڙي صحيح صفائي جي سطح جي ضرورت آهي، ۽ ان کي ڪيئن ماپيو وڃي ٿو؟

الف: ترقي يافته سيمي ڪنڊيڪٽر جي پيداوار لاء، آرگن جي صفائي عام طور تي گهٽ ۾ گهٽ "6N" (99.9999٪ خالص) هجڻ گهرجي، جيتوڻيڪ ڪجهه جديد پروسيسنگ 7N جي ضرورت آهي. مطلب ته آڪسيجن، نمي، ۽ هائيڊرو ڪاربن جهڙيون نجاست 1 حصو في ملين (ppm) يا حتي حصا في بلين (ppb) تائين محدود آهن. اهي ناپاڪيءَ جي سطحن کي حقيقي وقت ۾ ماپي ويندي آهي فيب تي انتهائي حساس تجزياتي سامان استعمال ڪندي، جهڙوڪ ڪيٽي رِنگ-ڊائون اسپيڪٽرو اسڪوپي (CRDS) ۽ گيس ڪروميٽوگرافي ماس اسپيڪٽروميٽري (GC-MS) سان، مسلسل معيار جي ڪنٽرول کي يقيني بڻائي ٿي.