අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනයේදී අති-ඉහළ සංශුද්ධතාවයේ ද්රව ආගන් වල තීරණාත්මක කාර්යභාරය
නූතන ලෝකය සිලිකන් මත ධාවනය වේ. අපගේ සාක්කුවල ඇති ස්මාර්ට්ෆෝන්වල සිට කෘත්රිම බුද්ධිය බලගන්වන දැවැන්ත දත්ත මධ්යස්ථාන දක්වා, අර්ධ සන්නායක චිප්ස් ඩිජිටල් යුගයේ මූලික ගොඩනැඟිලි කොටස් වේ. එහෙත්, මෙම චිප්ස් වල සංකීර්ණ ඉංජිනේරුමය සහ අන්වීක්ෂීය ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය පිටුපස නිහඬ, නොපෙනෙන සහ අතිශයින්ම අත්යවශ්ය සක්රීයකාරකයක් පවතී: අතිශය ඉහළ සංශුද්ධතාවයකින් යුත් ද්රව ආගන්.
අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තය නිර්දය ලෙස මුවර්ගේ නීතිය හඹා යද්දී - ට්රාන්සිස්ටර නැනෝමීටරයට සහ උප-නැනෝමීටර පරිමාණයන්ට හැකිලීම - දෝෂ සඳහා ආන්තිකය අතුරුදහන් වී ඇත. මෙම අධි-නිශ්චිත පරිසරය තුළ, වායුගෝලීය වායූන් සහ අන්වීක්ෂීය අපද්රව්ය පරම සතුරන් වේ. මෙයට එරෙහිව සටන් කිරීම සඳහා, අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදන කම්හල් (fabs) විශේෂිත වායුවල නියත, දෝෂ රහිත සැපයුමක් මත රඳා පවතී. මේ අතර, අර්ධ සන්නායක ද්රව ආගන් ඉහළ අස්වැන්නක්, දෝෂ රහිත ස්ඵටිකරූපී ව්යුහයන් සහ උසස් ලිතෝග්රැෆි සාර්ථකව ක්රියාත්මක කිරීම සහතික කිරීමේ තීරණාත්මක අංගයක් ලෙස කැපී පෙනේ.
මෙම සවිස්තරාත්මක මාර්ගෝපදේශය චිප් නිෂ්පාදනයේදී ආගන්ගේ ප්රධාන භූමිකාව ගවේෂණය කරයි, එහි සංශුද්ධතාවය සාකච්ඡා කළ නොහැකි වන්නේ මන්දැයි පරීක්ෂා කරයි, එය දියුණුවට හේතු වන්නේ කෙසේද යන්න පරීක්ෂා කරයි. ද්රව ආගන් ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණ, සහ මෙම අත්යවශ්ය සම්පත සඳහා අනාගතය කුමක්ද යන්න.
1. Ultra-High Purity Liquid Argon යනු කුමක්ද?
ආගන් (Ar) යනු උච්ච වායුවක් වන අතර එය පෘථිවි වායුගෝලයෙන් 0.93% ක් පමණ වේ. එය අවර්ණ, ගන්ධ රහිත, රස රහිත සහ-වඩාත්ම වැදගත් වන්නේ කාර්මික යෙදුම් සඳහා-ඉතා නිෂ්ක්රීය වේ. එය අධික උෂ්ණත්වයන් හෝ පීඩනය යටතේ පවා අනෙකුත් මූලද්රව්ය සමඟ ප්රතික්රියා නොකරයි.
කෙසේ වෙතත්, එදිනෙදා කාර්මික යෙදුම්වල භාවිතා කරන ආගන් (සම්මත වෙල්ඩින් වැනි) ඩොලර් බිලියන ගණනක අර්ධ සන්නායක ෆැබ් එකක අවශ්ය ආගන්ට වඩා බෙහෙවින් වෙනස් ය. Ultra-high purity ද්රව ආගන් (UHP Argon) යනු සාමාන්යයෙන් 99.999% (5N) සිට 99.9999% (6N) හෝ ඊටත් වඩා ඉහළ සංශුද්ධතා මට්ටම් කරා ළඟා වන අසාමාන්ය මට්ටමකට පිරිපහදු කර ඇති ආගන් ය. මෙම මට්ටම්වලදී ඔක්සිජන්, තෙතමනය, කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සහ හයිඩ්රොකාබන වැනි අපද්රව්ය මනිනු ලබන්නේ බිලියනයකට කොටස් (ppb) හෝ ට්රිලියනයකට කොටස් (ppt) ලෙස ය.
දියර පෝරමය ඇයි?
ඒවායේ වායුමය තත්වයේ වායූන් ගබඩා කිරීම සහ ප්රවාහනය කිරීම සඳහා දැවැන්ත, අධි පීඩන සිලින්ඩර් අවශ්ය වේ. ආගන් එහි තාපාංකය -185.8°C (-302.4°F) දක්වා සිසිල් කිරීමෙන් එය ද්රවයක් බවට ඝනීභවනය වේ. ද්රව ආගන් එහි වායුමය ප්රතිසමයේ පරිමාවෙන් 1/840 ක් පමණ ගනී. මෙම ඇදහිය නොහැකි ඝනත්වය අර්ධ සන්නායක ෆැබ් සඳහා අවශ්ය දැවැන්ත ප්රමාණයන් ප්රවාහනය කිරීම සහ ගබඩා කිරීම ආර්ථික වශයෙන් ශක්ය කරයි, එහිදී එය පසුව භාවිතා කරන අවස්ථාවේදී අවශ්ය වූ විට නිශ්චිතවම වායුවක් බවට පත් කරයි.

2. අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තය නිරපේක්ෂ සංශුද්ධතාවය ඉල්ලා සිටින්නේ ඇයි?
අති-ඉහළ සංශුද්ධතාවයේ අවශ්යතාවය අවබෝධ කර ගැනීම සඳහා, නවීන අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනයේ පරිමාණය තේරුම් ගත යුතුය. වර්තමානයේ වඩාත්ම දියුණු චිප් වල නැනෝමීටර කිහිපයක් පළල ට්රාන්සිස්ටර ඇත. මෙය ඉදිරිදර්ශනයට ගෙන ඒම සඳහා, මිනිස් හිසකෙස් වල තනි පොටක් නැනෝමීටර් 80,000 සිට 100,000 දක්වා ඝනකමකින් යුක්ත වේ.
ඔබ පරමාණුක මට්ටමේ ව්යුහයන් ගොඩනඟන විට, ඔක්සිජන් අණුවක් හෝ අන්වීක්ෂීය ජල බිඳුවක් ව්යසනකාරී අසාර්ථකත්වයට හේතු විය හැක.
-
ඔක්සිකරණය: අනවශ්ය ඔක්සිජන් සියුම් සිලිකන් ව්යුහයන් සමඟ ප්රතික්රියා කළ හැකි අතර ඒවායේ විද්යුත් ගුණාංග වෙනස් කරයි.
-
අංශු දූෂණය: එක් අයාලේ යන අංශුවකට පවා නැනෝ පරිමාණ ට්රාන්සිස්ටරයක් කෙටි-පරිපථයක් කළ හැකි අතර, මයික්රොචිපයක සම්පූර්ණ කොටසම නිෂ්ඵල කරයි.
-
අස්වැන්න අඩු කිරීම: සතියකට වේෆර් දහස් ගණනක් සැකසීමේදී, ගෑස් දූෂණය හේතුවෙන් අස්වැන්නෙහි සුළු පහත වැටීමක් අහිමි වූ ආදායම ඩොලර් මිලියන දස දහස් ගණනකට පරිවර්තනය කළ හැකිය.
එබැවින්, ද අර්ධ සන්නායක ද්රව ආගන් පිරිසිදු කාමර පරිසරයන් තුළට හඳුන්වා දීම මූලික වශයෙන් කිසිදු ප්රතික්රියාශීලී දූෂක වලින් තොර විය යුතුය.
3. අර්ධ සන්නායක ද්රව ආගන් වල මූලික යෙදුම්
අමුද්රව්යයේ සිට නිමි මයික්රොප්රොසෙසරයක් දක්වා සිලිකන් වේෆරයක ගමන සංකීර්ණ පියවර සිය ගණනක් ගනී. Ultra-high purity ද්රව ආගන් මෙම ගමනේ වඩාත් තීරණාත්මක අවධීන් කිහිපයකට ගැඹුරින් ඒකාබද්ධ වේ.
3.1 සිලිකන් ස්ඵටික ඇදීම (Czochralski ක්රියාවලිය)
ඕනෑම මයික්රොචිප් එකක පදනම සිලිකන් වේෆරයයි. මෙම වේෆර් Czochralski (CZ) ක්රමය භාවිතයෙන් වගා කරන ලද දැවැන්ත, තනි ස්ඵටික සිලිකන් ඉන්ගෝට් වලින් කපා ඇත. මෙම ක්රියාවලියේදී, අධික ලෙස පිරිසිදු කරන ලද බහු ස්ඵටික සිලිකන් 1,400 ° C ඉක්මවන උෂ්ණත්වවලදී ක්වාර්ට්ස් කබොලක උණු කරනු ලැබේ. බීජ ස්ඵටිකයක් හඳුන්වා දී සෙමින් ඉහළට ඇදී, උණුවෙන් පරිපූර්ණ සිලින්ඩරාකාර ස්ඵටිකයක් අඳින්න.
මෙම ආන්තික තාප ක්රියාවලියේදී උණු කළ සිලිකන් ඉතා ප්රතික්රියාශීලී වේ. එය ඔක්සිජන් හෝ නයිට්රජන් සමඟ ස්පර්ශ වුවහොත්, එය පිරිසිදු ස්ඵටික ව්යුහය විනාශ කරමින් සිලිකන් ඩයොක්සයිඩ් හෝ සිලිකන් නයිට්රයිඩ් සාදනු ඇත. මෙහිදී ආගන් අවසාන ආරක්ෂකයා ලෙස ක්රියා කරයි. උදුන වාෂ්පීකරණය සමඟ අඛණ්ඩව පිරිසිදු කර ඇත අතිශය ඉහළ සංශුද්ධතාවයකින් යුත් ද්රව ආගන් සම්පූර්ණයෙන්ම උදාසීන වාතාවරණයක් නිර්මාණය කිරීමට. ආගන් වාතයට වඩා බර නිසා, එය උණු කළ සිලිකන් මත ආරක්ෂිත බ්ලැන්කට්ටුවක් සාදයි, ප්රතිඵලය වන ඉන්ගෝට් ව්යුහාත්මකව පරිපූර්ණ සහ අන්වීක්ෂීය දෝෂ වලින් තොර බව සහතික කරයි.
3.2 ප්ලාස්මා කැටයම් කිරීම සහ තැන්පත් කිරීම
නවීන චිප්ස් ත්රිමාණ ස්ථර වලින් සාදා ඇත. මෙයට සන්නායක හෝ පරිවාරක ද්රව්යවල අන්වීක්ෂීය ස්ථර වේෆරය මත තැන්පත් කිරීම සහ පරිපථ සෑදීම සඳහා නිශ්චිත කොටස් ඉවත් කිරීම ඇතුළත් වේ.
-
ස්පුටරින් (භෞතික වාෂ්ප තැන්පත් වීම - PVD): ආගන් යනු ස්පුටර් කිරීමේදී භාවිතා කරන මූලික වායුවයි. රික්ත කුටීරයක ආගන් වායුව ප්ලාස්මාවකට අයනීකරණය වේ. මෙම ධන ආරෝපිත ආගන් අයන පසුව ඉලක්ක ද්රව්යයක් (තඹ හෝ ටයිටේනියම් වැනි) බවට ත්වරණය වේ. බර ආගන් අයනවල සම්පූර්ණ චාලක බලය පරමාණු ඉලක්කයෙන් ඉවතට තල්ලු කරයි, පසුව එය සිලිකන් වේෆරය මත ඒකාකාරව තැන්පත් වේ. ආගන් තෝරා ගනු ලබන්නේ එහි පරමාණුක ස්කන්ධය ලෝහ පරමාණු සමඟ රසායනිකව ප්රතික්රියා නොකර කාර්යක්ෂමව විසුරුවා හැරීමට සුදුසු බැවිනි.
-
ගැඹුරු ප්රතික්රියාශීලී අයන කැටයම් කිරීම (DRIE): නිෂ්පාදකයන්ට ගැඹුරු, ඉතා නිරවද්ය අගල් සිලිකන්වලට කැටයම් කිරීමට අවශ්ය වූ විට—මෙමරි චිප්ස් සහ උසස් ඇසුරුම් සඳහා ඉතා වැදගත්—ආගන් බොහෝ විට ප්රතික්රියාකාරක වායු සමඟ මිශ්ර කර ප්ලාස්මාව ස්ථාවර කිරීමට සහ වේෆර් මතුපිටට භෞතිකව බෝම්බ හෙලීමට උපකාර කරයි.
3.3 DUV සහ EUV ලිතෝග්රැෆි (එක්සයිමර් ලේසර්)
ලිතෝග්රැෆි යනු වේෆර් මත පරිපථ රටා මුද්රණය කිරීමට ආලෝකය භාවිතා කිරීමේ ක්රියාවලියයි. පරිපථ හැකිලී ඇති බැවින්, නිෂ්පාදකයන්ට අඩු තරංග ආයාමයක් සහිත ආලෝකය භාවිතා කිරීමට සිදු විය. මේ කොහෙද ද්රව ආගන් ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණ දෘශ්ය භෞතික විද්යාව සමඟ ඡේදනය වේ.
ගැඹුරු පාරජම්බුල (DUV) ලිතෝග්රැෆි ArF (Argon Fluoride) එක්සයිමර් ලේසර් මත දැඩි ලෙස රඳා පවතී. මෙම ලේසර් නැනෝමීටර 193 ක තරංග ආයාමයක් සහිත ඉහළ නාභිගත ආලෝකයක් ජනනය කිරීම සඳහා ආගන්, ෆ්ලෝරීන් සහ නියොන් වායුවල නිශ්චිතව පාලනය කළ මිශ්රණයක් භාවිතා කරයි. මෙම ලේසර් කුහරවල භාවිතා කරන ආගන් වල සංශුද්ධතාවය ඇදහිය නොහැකි තරම් දැඩි වේ. ඕනෑම අපද්රව්යයක් මඟින් ලේසර් ප්රකාශ විද්යාව පිරිහීමටත්, ආලෝකයේ තීව්රතාවය අඩු කිරීමටත්, ලිතෝග්රැෆි ක්රියාවලිය නොපැහැදිලි හෝ දෝෂ සහිත පරිපථ මුද්රණය කිරීමටත් හේතු විය හැක.
නවීන අන්ත පාරජම්බුල (EUV) ලිතෝග්රැෆි පද්ධතිවල පවා, සියුම්, අතිශය සංකීර්ණ දර්පණ පද්ධති සම්පූර්ණයෙන්ම අණුක දූෂණයෙන් තොරව තබා ගැනීමට පිරිසිදු වායුවක් ලෙස ආගන් ඉතා වැදගත් කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි.
3.4 Annealing සහ තාප සැකසුම්
මාත්රණ ද්රව්ය (බෝරෝන් හෝ පොස්පරස් වැනි) එහි විද්යුත් ගුණ වෙනස් කිරීම සඳහා සිලිකන් තුළට බද්ධ කළ පසු, ස්ඵටික දැලිසට වන හානිය අලුත්වැඩියා කිරීමට සහ මාත්රණ ක්රියාත්මක කිරීමට වේෆරය ඉහළ උෂ්ණත්වයකට රත් කළ යුතුය. මෙම ක්රියාවලිය, Annealing ලෙස හැඳින්වේ, වේෆරයේ මතුපිට ඔක්සිකරණය වීම වැළැක්වීම සඳහා දැඩි ලෙස පාලනය කරන ලද, ඔක්සිජන් රහිත පරිසරයක සිදු විය යුතුය. අතිශය පිරිසිදු ආගන් අඛණ්ඩ ප්රවාහයක් මෙම ආරක්ෂිත තාප පරිසරය සපයයි.
4. දියර ආගන් ඉලෙක්ට්රොනික්ස්: තාක්ෂණයේ ඊළඟ පරම්පරාව බල ගැන්වීම
නියමය ද්රව ආගන් ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණ මෙම ක්රයොජනික් ද්රව්යය මත රඳා පවතින අධි තාක්ෂණික උපාංග සහ නිෂ්පාදන ක්රියාවලීන්හි පරිසර පද්ධතිය පුළුල් ලෙස ආවරණය කරයි. කෘතිම බුද්ධිය (AI), අන්තර්ජාලයේ දේවල් (IoT) සහ ස්වයංක්රීය වාහන ආධිපත්යය දරන යුගයකට අප ගමන් කරන විට, වඩා බලවත්, බලශක්ති කාර්යක්ෂම චිප් සඳහා ඇති ඉල්ලුම අහස උසට නැඟෙමින් තිබේ.
-
AI ත්වරණකාරක සහ GPU: විශාල භාෂා ආකෘති වැනි AI ආකෘති පුහුණු කිරීමට අවශ්ය දැවැන්ත චිත්රක සැකසුම් ඒකක (GPUs) සඳහා ඇදහිය නොහැකි තරම් විශාල, දෝෂ රහිත සිලිකන් ඩයිස් අවශ්ය වේ. ඩයි එක විශාල වන තරමට, එක් අපිරිසිදුකමකින් මුළු චිපයම විනාශ විය හැකි අවස්ථාව වැඩි වේ. UHP ආගන් විසින් සපයන ලද දෝෂ රහිත පරිසරය මෙහි සාකච්ඡා කළ නොහැක.
-
ක්වොන්ටම් පරිගණකකරණය: පර්යේෂකයන් ක්වොන්ටම් පරිගණක සංවර්ධනය කරන විට, කියුබිට් නිර්මාණය කිරීමට භාවිතා කරන සුපිරි සන්නායක ද්රව්ය සඳහා ශුන්යයට ආසන්න දූෂණයක් සහිත නිෂ්පාදන පරිසරයක් අවශ්ය වේ. මෙම මීළඟ පරම්පරාවේ ප්රොසෙසර ක්රයොජනික් සකස් කිරීමේදී සහ නිෂ්පාදනය කිරීමේදී ආගන් පිරිසිදු කිරීම අත්යවශ්ය වේ.
-
බලශක්ති ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණ: විදුලි වාහන Silicon Carbide (SiC) සහ Gallium Nitride (GaN) බල චිප් මත රඳා පවතී. මෙම සංයෝග අර්ධ සන්නායක ස්ඵටික වර්ධනය කිරීම සඳහා සම්මත සිලිකන් වලට වඩා ඉහළ උෂ්ණත්වයක් අවශ්ය වන අතර, ආගන් වල නිෂ්ක්රිය ආවරණ ගුණාංග වඩාත් වැදගත් වේ.
5. සැපයුම් දාමයේ සහ මූලාශ්රවල විවේචනාත්මක බව
අති-ඉහළ සංශුද්ධතාවයෙන් යුත් ද්රව ආගන් නිෂ්පාදනය කිරීම නවීන රසායනික ඉංජිනේරු විද්යාවේ ආශ්චර්යයකි. එය සාමාන්යයෙන් වාතයෙන් නිස්සාරණය කරනු ලබන්නේ දැවැන්ත වායු වෙන් කිරීමේ ඒකක (ASUs) තුළ ක්රයොජනික් භාග ආසවනය භාවිතා කරමිනි. කෙසේ වෙතත්, වායුව නිෂ්පාදනය කිරීම සටනෙන් අඩක් පමණි; සංශුද්ධතාවය නැති නොවී අර්ධ සන්නායක මෙවලම වෙත එය ලබා දීම සමානව අභියෝගාත්මක ය.
ගමනාගමනය අතරතුර දූෂණය පාලනය කිරීම
ස්පර්ශ කරන සෑම කපාටයක්ම, නලයක් සහ ගබඩා ටැංකියක් අතිශය ඉහළ සංශුද්ධතාවයකින් යුත් ද්රව ආගන් විශේෂයෙන් විද්යුත් පොලිෂ් කර පෙර පිරිසිදු කළ යුතුය. ප්රවාහන ටැංකියක අන්වීක්ෂීය කාන්දුවක් පවා තිබේ නම්, වායුගෝලීය පීඩනය ආගන් පිටතට යාමට ඉඩ නොදේ; ක්රයොජනික් උෂ්ණත්වයට ඇත්ත වශයෙන්ම වායුගෝලීය අපද්රව්ය ඇද ගත හැකිය තුළ, සම්පූර්ණ කණ්ඩායමක්ම විනාශ කිරීම.
ෆැබ් මට්ටමේ දී, ද්රව ආගන් දැවැන්ත රික්තක පරිවරණය කළ තොග ටැංකි තුළ ගබඩා කර ඇත. පසුව එය පිරිසිදු කාමරයට ඇතුළු වීමට පෙර ඉතා විශේෂිත වාෂ්පකාරක සහ භාවිත වායු පවිතකාරක හරහා ගමන් කරයි.
අඛණ්ඩ, බාධාවකින් තොරව නිෂ්පාදනය පවත්වා ගැනීම සඳහා, අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදකයින් මෙම දැඩි සැපයුම් දාමය ප්රගුණ කළ ඉහළ පෙළේ ගෑස් සැපයුම්කරුවන් සමඟ හවුල් විය යුතුය. සහතික කළ සංශුද්ධතා ප්රමිතික සමඟ මෙම තීරණාත්මක ද්රව්යයේ අඛණ්ඩ, විශ්වාසදායක සැපයුමක් සුරක්ෂිත කිරීමට බලාපොරොත්තු වන අති නවීන පහසුකම් සඳහා, වැනි විශ්වාසදායක සැපයුම්කරුවන්ගෙන් විශේෂිත කාර්මික ගෑස් විසඳුම් ගවේෂණය කිරීම Huazhong ගෑස් නිශ්චිත ප්රමිතීන් සපුරා ඇති බව සහතික කරන අතර නිෂ්පාදන අක්රිය කාලය ඉවත් කරයි.
6. ආර්ථික සහ පාරිසරික සලකා බැලීම්
නවීන ගිගාෆැබ් විසින් පරිභෝජනය කරන ලද ආගන් විශාල ප්රමාණය පුදුම සහගතය. එක් විශාල අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදන පහසුකමකට සෑම දිනකම අතිශය පිරිසිදු වායු ඝන මීටර් දස දහස් ගණනක් පරිභෝජනය කළ හැකිය.
තිරසාරභාවය සහ ප්රතිචක්රීකරණය
ආගන් උච්ච වායුවක් වන අතර බොහෝ අර්ධ සන්නායක ක්රියාවලීන්හි රසායනිකව පරිභෝජනය නොකරන නිසා (එය බොහෝ දුරට භෞතික පලිහක් හෝ ප්ලාස්මා මාධ්යයක් ලෙස ක්රියා කරයි), ආගන් ප්රතිසාධනය සහ ප්රතිචක්රීකරණ පද්ධති සඳහා කර්මාන්තය තුළ වැඩෙන තල්ලුවක් පවතී. උසස් ෆැබ්ස් වැඩි වැඩියෙන් ස්ඵටික අදින උදුන් සහ ස්පුටර් කුටිවලින් ආගන් පිටාරය ග්රහණය කරන ස්ථානීය ප්රතිසාධන ඒකක ස්ථාපනය කරයි. මෙම වායුව දේශීයව නැවත පිරිසිදු කරනු ලැබේ. මෙය ෆැබ් හි මෙහෙයුම් පිරිවැය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරනවා පමණක් නොව, දිගු දුරක් හරහා නැවුම් ආගන් ද්රවීකරණය කිරීම හා ප්රවාහනය කිරීම සම්බන්ධ කාබන් පියසටහන අඩු කරයි.
7. උසස් නෝඩ් නිෂ්පාදනයේ ආගන් අනාගතය
අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තය 2nm, 14A (angstrom) සහ ඉන් ඔබ්බට තල්ලු වන විට, ට්රාන්සිස්ටරවල ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය වෙනස් වේ. අපි FinFET සිට Gate-All-Around (GAA) දක්වා සහ අවසානයේ අනුපූරක FET (CFET) මෝස්තර වෙත ගමන් කරමින් සිටිමු.
මෙම ත්රිමාණ ව්යුහයන් සඳහා පරමාණුක ස්තර තැන්පත් කිරීම (ALD) සහ පරමාණුක ස්තර කැටයම් කිරීම (ALE) අවශ්ය වේ - සිලිකන් වචනාර්ථයෙන් වරකට එක පරමාණුවක් හසුරුවන ක්රියාවලි. ALD සහ ALE වලදී, නිශ්චිතවම පාලනය කරන ලද ආගන් ස්පන්දන රසායනික මාත්රා අතර ප්රතික්රියා කුටිය පිරිසිදු කිරීමට භාවිතා කරයි, ප්රතික්රියා සිදුවන්නේ හරියටම පරමාණුක මතුපිටට පමණක් බව සහතික කරයි.
නිරවද්යතාව වැඩි වන විට, රඳා පැවැත්ම අර්ධ සන්නායක ද්රව ආගන් උත්සන්න වනු ඇත. සංශුද්ධතාවයේ අවශ්යතා වර්තමාන 6N ප්රමිතීන් අභිබවා ගොස් 7N (99.99999%) හෝ ඊට වැඩි ක්ෂේත්රය වෙත තල්ලු වෙමින්, ගෑස් පිරිපහදු කිරීමේ සහ මිනුම් විද්යා තාක්ෂණයන්හි තවත් නව්යකරණයක් ඇති කරයි.
නිගමනය
නිමි මයික්රොප්රොසෙසරය ගැන පුදුම වීම පහසුය—තත්පරයට ට්රිලියන ගණනක ගණනය කිරීම් කළ හැකි අන්වීක්ෂීය ස්විච බිලියන ගණනක් අඩංගු සිලිකන් කැබැල්ලකි. එහෙත්, මානව ඉංජිනේරු විද්යාවේ මෙම උච්චතම අවස්ථාව එය ගොඩනඟන අදෘශ්යමාන මූලද්රව්ය මත සම්පූර්ණයෙන්ම රඳා පවතී.
Ultra-high purity ද්රව ආගන් භාණ්ඩයක් පමණක් නොවේ; එය අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ මූලික කුළුණකි. සිලිකන් ස්ඵටිකවල උණු කළ උපත ආරක්ෂා කිරීමේ සිට නැනෝමීටර පරිමාණ පරිපථ කැටයම් කරන ප්ලාස්මාව සක්රීය කිරීම දක්වා, ආගන් මුවර්ගේ නීතිය ජීවමානව තබා ගැනීමට අවශ්ය පෞරාණික පරිසරය සහතික කරයි. හි මායිම් ලෙස ද්රව ආගන් ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණ AI, ක්වොන්ටම් පරිගණනය සහ උසස් බල කළමනාකරණය සඳහා සහය දැක්වීම සඳහා පුළුල් කිරීම, මෙම පරිපූර්ණ පිරිසිදු, නිෂ්ක්රීය ද්රව සඳහා ඇති ඉල්ලුම ගෝලීය තාක්ෂණික දියුණුව පිටුපස ගාමක බලවේගයක් ලෙස දිගටම පවතිනු ඇත.
නිතර අසන පැන
Q1: ඇතැම් අර්ධ සන්නායක ක්රියාවලීන්හිදී නයිට්රජන් හෝ හීලියම් වැනි අනෙකුත් නිෂ්ක්රීය වායුවලට වඩා ද්රව ආගන් වඩාත් කැමති වන්නේ ඇයි?
A: නයිට්රජන් මිළ අඩු වන අතර සාමාන්ය පිරිසිදු කිරීමේ වායුවක් ලෙස බහුලව භාවිතා වන අතර, එය අතිශයින් ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී සැබවින්ම නිෂ්ක්රීය නොවේ; එය උණු කළ සිලිකන් සමඟ ප්රතික්රියා කර සිලිකන් නයිට්රයිඩ් දෝෂ ඇති කරයි. හීලියම් නිෂ්ක්රිය නමුත් ඉතා සැහැල්ලු හා මිල අධිකයි. ආගන් “මිහිරි ස්ථානයට” පහර දෙයි - එය අධික උෂ්ණත්වවලදී පවා සම්පූර්ණයෙන්ම නිෂ්ක්රීය වේ, උණු කළ සිලිකන් ඵලදායි ලෙස බ්ලැන්කට් කිරීමට තරම් බරයි, අනවශ්ය රසායනික ප්රතික්රියා ඇති නොකර ප්ලාස්මා ඉසින ක්රියාවලීන්හිදී පරමාණු භෞතිකව විසුරුවා හැරීමට පරිපූර්ණ පරමාණුක ස්කන්ධයක් ඇත.
Q2: අධි-ඉහළ සංශුද්ධතාවයෙන් යුත් ද්රව ආගන් දූෂණයෙන් තොරව අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදන කම්හල් (fabs) වෙත ප්රවාහනය කරන්නේ කෙසේද?
A: සංක්රමණයේදී සංශුද්ධතාවය පවත්වා ගැනීම ප්රධාන සැපයුම් අභියෝගයකි. UHP ද්රව ආගන් ප්රවාහනය කරනු ලබන්නේ විශේෂිත, අධික ලෙස පරිවරණය කරන ලද ක්රයොජනික් ටැංකි ට්රක් රථවල ය. මෙම ටැංකිවල අභ්යන්තර පෘෂ්ඨයන් මෙන්ම සියලුම වෑල්ව් සහ ට්රාන්ස්ෆෝම් හෝස් වායුව පිටවීම සහ අංශු වැගිරීම වැළැක්වීම සඳහා දර්පණ නිමාවකට විද්යුත් පොලිෂ් කර ඇත. පැටවීමට පෙර, සම්පූර්ණ පද්ධතියම දැඩි රික්ත පිරිසිදු කිරීමකට භාජනය වේ. ෆැබ් වෙත පැමිණීමෙන් පසු, වායුව ආගන් වේෆරයට ළඟා වීමට පෙර ඕනෑම අයාලේ යන ppt මට්ටමේ (ට්රිලියනයකට කොටස්) අපද්රව්ය ඉවත් කිරීමට රසායනික ලබා ගැනීමේ තාක්ෂණය භාවිතා කරන ස්ථාන-භාවිත පිරිසිදුකාරක හරහා ගමන් කරයි.
Q3: "අර්ධ සන්නායක ද්රව ආගන්" සඳහා අවශ්ය වන නිශ්චිත සංශුද්ධතා මට්ටම කුමක්ද සහ එය මනිනු ලබන්නේ කෙසේද?
A: උසස් අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනය සඳහා, ආගන් සංශුද්ධතාවය සාමාන්යයෙන් අවම වශයෙන් "6N" (99.9999% පිරිසිදු) විය යුතුය, නමුත් සමහර අති නවීන ක්රියාවලි සඳහා 7N අවශ්ය වේ. මෙයින් අදහස් කරන්නේ ඔක්සිජන්, තෙතමනය සහ හයිඩ්රොකාබන වැනි අපද්රව්ය මිලියනයකට 1 කොටසකට (ppm) හෝ කොටස් බිලියනයකට (ppb) සීමා කර ඇති බවයි. අඛණ්ඩ තත්ත්ව පාලනයක් සහතික කරමින්, Cavity Ring-Down Spectroscopy (CRDS) සහ Gas Chromatography (GC-MS) වැනි අතිශය සංවේදී විශ්ලේෂණ උපකරණ භාවිතයෙන් මෙම කුඩා අපිරිසිදු මට්ටම් තත්ය කාලීනව Fab හි මනිනු ලැබේ.
