2. Ни өчен ярымүткәргеч индустриясе абсолют чисталык таләп итә

Ультра югары чисталык кирәклеген аңлау өчен, заманча ярымүткәргеч җитештерү масштабын аңларга кирәк. Бүгенге иң алдынгы чипларда берничә нанометр киңлектәге транзисторлар бар. Моны күз алдына китерү өчен, кеше чәчләренең бер төре калынлыгы 80,000 - 100,000 нанометр.

Атом дәрәҗәсендә структуралар төзегәндә, бер кислород молекуласы яки микроскопик тамчы су катастрофик уңышсызлыкка китерергә мөмкин.

• Оксидлаштыру: Кирәк булмаган кислород нечкә кремний структуралары белән реакциягә кереп, аларның электр үзлекләрен үзгәртә ала.

• Пычрату: Хәтта бер адашкан кисәкчә дә наноскаль транзисторны кыска схемага китерә ала, микрочипның бөтен өлешен файдасыз итеп күрсәтә.

• Уңышны киметү: Атнага меңләгән вафер эшкәртүдә, газ пычрануы аркасында уңышның аз төшүе дистәләрчә миллион долларга югалтылган керемгә күчерелергә мөмкин.

Шуңа күрә, ярымүткәргеч сыек аргон чистарту мохитенә кертелгәндә реактив пычраткыч матдәләр юк.

3. Ярымүткәргеч сыек Аргонның төп кушымталары

Кремний вафинның чималдан әзер микропроцессорга сәяхәте йөзләгән катлаулы адымнар ясый. Ультра югары чисталык сыек аргон бу сәяхәтнең берничә критик этабына тирән интеграцияләнгән.

3.1. Кремний кристалл тарту (Чохральски процессы)

Теләсә нинди микрочипның нигезе кремний ваферы. Бу ваферлар Чохральски (CZ) ысулы ярдәмендә үскән массив, бер кристалл кремний инготлардан киселгән. Бу процесста югары чистартылган поликристалл кремний 1400 ° C тан артык температурада круцта эретелә. Орлык кристалллары кертелә һәм әкрен генә өскә тартыла, эретүдән камил цилиндрик кристалл ясый.

Бу экстремаль җылылык процессында эретелгән кремний бик реактив. Әгәр ул кислород яки азот белән контактка керсә, ул кремний диоксиды яки кремний нитриды барлыкка китерәчәк, саф кристалл структурасын җимерә. Монда, аргон төп саклаучы ролен башкара. Мич өзлексез пар белән чистартыла ультра югары чисталык сыек аргон тулысынча инерт атмосферасы булдыру. Аргон һавага караганда авыррак булганга, ул эретелгән кремний өстендә саклагыч одеял ясый, барлыкка килгән инготның структур яктан камил булуын һәм микроскопик кимчелекләрдән азат булуын тәэмин итә.

3.2. Плазманы чистарту һәм чүпләү

Заманча чиплар 3D катламда төзелгән. Бу үткәргеч яки изоляцион материалларның микроскопик катламнарын ваферга урнаштыруны, аннары схемалар булдыру өчен аерым өлешләрне чыгаруны үз эченә ала.

• Спуттеринг (Физик пар парламенты - ПВД): Аргон - чәчүдә кулланылган төп газ. Вакуум камерасында аргон газы плазмага ионлаштырылган. Бу уңай корылган аргон ионнары аннары максатлы материалга тизләнәләр (бакыр яки титан кебек). Авыр аргон ионнарының кинетик көче атомны мишеньдан чыгарып җибәрә, аннары кремний вафасына тигез сала. Аргон сайланган, чөнки аның атом массасы металл атомнарын алар белән химик реакция итмичә эффектив урнаштыру өчен бик яраклы.

• Тирән реактив Ион Этчинг (DRIE): Manufactитештерүчеләргә кремнийга тирән, бик төгәл окоплар кертергә кирәк булганда - хәтер фишкалары һәм алдынгы упаковкалар өчен бик мөһим - аргон еш кына реактив газлар белән плазманы тотрыклыландырырга һәм вафин өслеген физик яктан бомбага тотарга ярдәм итә, продуктларны юкка чыгара.

3.3. DUV һәм EUV литографиясе (Экскимер лазерлары)

Литография - ваферга схема схемаларын бастыру өчен яктылык куллану процессы. Схемалар кыскарганлыктан, җитештерүчеләргә кыска дулкын озынлыгы белән яктылык кулланырга туры килде. Монда сыек аргон электроникасы оптик физика белән кисешү.

Тирән ультрафиолет (DUV) литографиясе ArF (Argon Fluoride) экзимер лазерларына бик нык таяна. Бу лазерлар 193 нанометр дулкын озынлыгы белән югары фокуслы яктылык тудыру өчен, аргон, фтор һәм неон газларының төгәл контрольдә тотылган катнашмасын кулланалар. Бу лазер куышлыкларында кулланылган аргонның чисталыгы искиткеч каты. Теләсә нинди пычраклык лазер оптикасын киметергә, яктылыкның интенсивлыгын киметергә һәм литография процессының төссез яки кимчелекле схемаларны бастырырга мөмкин.

Хәтта яңа Экстремаль Ультрафиолет (EUV) литография системаларында да аргон чистарту газы буларак мөһим, бик катлаулы көзге системаларын молекуляр пычранудан тулысынча саклап калу өчен мөһим роль уйный.

3.4. Аннальинг һәм җылылык эшкәртү

Электр үзенчәлекләрен үзгәртү өчен допантлар (бор яки фосфор кебек) кремнийга урнаштырылганнан соң, кристалл тактасына китерелгән зыянны төзәтү һәм допантларны активлаштыру өчен, вафин югары температурада җылытылырга тиеш. Аннальинг дип аталган бу процесс катгый контрольдә тотылган, кислородсыз мохиттә булырга тиеш, вафин өслеген оксидлаштырмас өчен. Ультра-саф аргонның өзлексез агымы бу куркынычсыз җылылык мохитен тәэмин итә.

4. Сыек Аргон Электроника: Техниканың киләсе буынын эшләтеп җибәрү

Термин сыек аргон электроникасы югары технологияле җайланмаларның экосистемасын һәм бу криогеник материалга бәйле җитештерү процессларын киң үз эченә ала. Ясалма интеллект (AI), әйберләр интернеты (IoT) һәм автоном машиналар өстенлек иткән чорга күчкәндә, көчлерәк, энергияне сак тотучы чипларга ихтыяҗ арта.

1. ЯИ тизләткечләре һәм GPUлар: Зур тел модельләре кебек ЯИ модельләрен укыту өчен кирәк булган масштаблы график эшкәртү берәмлекләре гаҗәеп зур, кимчелексез кремний үлә. Dieлгән саен, бер пычраклык бөтен чипны җимерергә мөмкинлек арта. UHP аргоны белән тәэмин ителгән кимчелексез мохит монда сөйләшеп булмый.

2. Квант исәпләү: Тикшерүчеләр квант санакларын эшләгәндә, кубитлар ясау өчен кулланылган үткәргеч үткәргеч материаллар нульгә якын булган пычрату шартларында җитештерү мохитен таләп итә. Аргонны чистарту криоген әзерләүдә һәм киләсе буын процессорларын ясауда мөһим.

3. Электроника: Электр машиналары Кремний Карбид (SiC) һәм Галлиум Нитрид (GaN) электр чипларына таяналар. Бу катнаш ярымүткәргеч кристаллларын үстерү стандарт кремнийга караганда тагын да югарырак температура таләп итә, аргонның инерт саклау үзенчәлекләрен тагын да мөһимрәк итә.

5. Тапшыру чылбыры һәм сорау критикасы

Ультра югары чисталык сыек аргон җитештерү - хәзерге химия инженериясе могҗизасы. Бу, гадәттә, һавадан аергыч берәмлекләрдә (ASU) криоген фракциональ дистилляция ярдәмендә чыгарыла. Ләкин, газ чыгару - сугышның яртысы гына; чисталыкны югалтмыйча, ярымүткәргеч коралына җиткерү дә шундый ук авыр.

Транзит вакытында пычрануны контрольдә тоту

Everyәрбер клапан, торба, саклагыч ультра югары чисталык сыек аргон махсус электрополизацияләнергә һәм алдан чистартылырга тиеш. Әгәр дә транспорт танкеры хәтта микроскопик агып китсә, атмосфера басымы аргонны чыгарырга рөхсәт итми; криоген температурасы атмосфера пычракларын ясарга мөмкин кертә, бөтен партияне җимерү.

Фаб дәрәҗәсендә сыек аргон зур вакуум-изоляцияләнгән күпчелек танкларда саклана. Аннары ул чистартылган бүлмәгә керер алдыннан югары махсуслаштырылган парлар һәм куллану газын чистарткычлар аша уза.

Даими, өзлексез җитештерүне саклап калу өчен, ярымүткәргеч җитештерүчеләр бу каты тәэмин итү чылбырын үзләштергән иң югары дәрәҗәдәге газ белән тәэмин итүчеләр белән хезмәттәшлек итәргә тиеш. Заманча корылмалар өчен, бу критик материалның гарантияләнгән чисталык күрсәткечләре белән өзлексез, ышанычлы тәэмин ителешен тәэмин итү, ышанычлы провайдерларның махсус сәнәгать газ чишелешләрен барлау. Хуажонг газы таләпчән стандартларның үтәлүен һәм җитештерүне туктатуны тәэмин итә.

6. Икътисади һәм экологик карашлар

Заманча гигафаб кулланган аргонның зур күләме гаҗәпләндерә. Бер зур ярымүткәргеч җитештерү корылмасы көн саен дистәләгән мең куб метр ультра чиста газ куллана ала.

Тотрыклылык һәм эшкәртү

Аргон асыл газ булганга һәм күпчелек ярымүткәргеч процессларда химик кулланылмаганга (ул күбесенчә физик калкан яки плазма чарасы ролен башкара), тармакта аргонны торгызу һәм эшкәртү системалары арта бара. Алга киткән фаблар кристалл тарту мичләреннән һәм шуышу камераларыннан аргон эскизын тартып торган урыннарда торгызу берәмлекләрен урнаштыралар. Аннары бу газ җирле чистартыла. Бу фабның эш чыгымнарын сизелерлек киметеп кенә калмый, яңа аргонны сыекландыру һәм озын араларга ташу белән бәйле углерод эзен дә киметә.

7. Алга киткән төен җитештерүдә Аргонның киләчәге

Ярымүткәргеч индустриясе 2нм, 14А (ангстром) ягына этәргәндә, аннан соң транзисторлар архитектурасы үзгәрә. Без FinFET -тан Gate-All-Around (GAA) һәм ахыр чиктә FET (CFET) конструкцияләренә күчәбез.

Бу 3D структуралар атом катламы (ALD) һәм атом катламы (ALE) таләп итә - кремнийны берьюлы бер атом белән эшкәртә торган процесслар. ALD һәм ALE-да, аргонның төгәл контрольдә тотылган импульслары реакция палатасын химик дозалар арасында чистарту өчен кулланыла, реакцияләр атом өслегендә булган урында гына була.

Төгәллек арта барган саен, таяну ярымүткәргеч сыек аргон көчәячәк. Чисталык таләпләре хәтта хәзерге 6N стандартларын узып, 7N (99,99999%) яки югарырак өлкәләргә этәреп, газ чистарту һәм метрология технологияләрендә алга таба яңалык кертә ала.

Йомгаклау

Тәмамланган микропроцессорга гаҗәпләнү җиңел - секундына триллион исәпләү эшләрен башкарырга сәләтле миллиардлаган микроскопик ачкычлар булган кремний кисәге. Шулай да, кеше инженериясенең иң югары ноктасы тулысынча аны төзүче күренми торган элементларга бәйле.

Ультра югары чисталык сыек аргон товар гына түгел; ул ярымүткәргеч индустриясенең нигез баганасы. Кремний кристаллларының эретелгән тууын саклаудан алып, нанометр масштаблы схемалар ясый торган плазмага кадәр, аргон Мур Законын саклап калу өчен кирәк булган чиста мохитне гарантияли. Чикләре сыек аргон электроникасы ЯИ, квант исәпләү, һәм алдынгы энергия белән идарә итү өчен киңәйтегез, бу камил саф, инерт сыеклыкка ихтыяҗ глобаль технологик алгарыш өчен этәргеч булып калачак.

Сораулар

1 нче сорау: Ни өчен сыек аргон кайбер ярымүткәргеч процессларда азот яки гелий кебек башка инерт газларына караганда өстенрәк?

А: Азот арзанрак һәм гомуми чистарту газы буларак киң кулланылса да, ул бик югары температурада чыннан да инерт түгел; эретелгән кремний белән реакциядә кремний нитрид җитешсезлекләрен барлыкка китерә ала. Гелий инерт, ләкин бик җиңел һәм кыйммәт. Аргон "татлы урынга" сугыла - ул хәтта экстремаль температурада да инерт, эретелгән кремнийны эффектив капларга җитәрлек авыр, һәм кирәксез химик реакцияләр тудырмыйча, плазманы таркату процесслары вакытында атомнарны физик яктан таркатыр өчен иң яхшы атом массасына ия.

2-нче сорау: Ультра югары чисталыклы сыек аргон ярымүткәргеч җитештерү заводларына (фаб) пычранмыйча ничек китерелә?

А: Транзит вакытында чисталыкны саклау - төп логистик проблема. UHP сыек аргон махсус, югары изоляцияләнгән криоген танкер машиналарында ташыла. Бу танкларның эчке өслекләре, шулай ук ​​барлык клапаннар һәм күчергеч шланглар, көзгегә кадәр электрополизацияләнәләр, кисәкчәләр агып чыкмасын өчен. Йөкләгәнче, бөтен система каты вакуум чистарту кичерә. Фабка килеп җиткәч, газ куллану чистарткычлары аша уза, алар химик геттер технологияләрен кулланалар, аргон ваферга җиткәнче, теләсә нинди адашкан ppt дәрәҗәсендәге (триллион өлешләре) пычракларны бетерү өчен.

3 нче сорау: "Ярымүткәргеч сыек аргон" өчен нинди төгәл чисталык дәрәҗәсе кирәк, һәм ул ничек үлчәнә?

А: Алга киткән ярымүткәргеч җитештерү өчен, аргон чисталыгы ким дигәндә "6N" булырга тиеш (99,9999% чиста), ләкин кайбер заманча процесслар 7N таләп итә. Димәк, кислород, дым, углеводород кебек пычраклар миллионга 1 өлеш (ppm) яки хәтта миллиардка өлеш (ppb) белән чикләнгән. Бу минускул пычраклык дәрәҗәсе реаль вакытта фабта бик сизгер аналитик җиһазлар ярдәмендә үлчәнә, мәсәлән, Cavity Ring-Down спектроскопиясе (CRDS) һәм масса спектрометриясе белән газ хроматографиясе (GC-MS), өзлексез сыйфат контролен тәэмин итә.