2. פארוואס די סעמיקאַנדאַקטער אינדוסטריע פאדערט אַבסאָלוט ריינקייַט

צו פֿאַרשטיין די נייטיקייַט פון הינטער-הויך ריינקייַט, איר מוזן פֿאַרשטיין די וואָג פון מאָדערן סעמיקאַנדאַקטער מאַנופאַקטורינג. הייַנט ס מערסט אַוואַנסירטע טשיפּס האָבן טראַנזיסטערז וואָס זענען בלויז אַ ביסל נאַנאָמעטער ברייט. צו שטעלן דעם אין פּערספּעקטיוו, אַ איין שנירל פון מענטש האָר איז וועגן 80,000 צו 100,000 נאַנאָמעטערס דיק.

ווען איר בויען סטראַקטשערז אויף די אַטאָמישע מדרגה, אַ איין מאַלאַקיולז פון זויערשטאָף אָדער אַ מיקראָסקאָפּיק דראַפּלאַט פון וואַסער קענען אָנמאַכן קאַטאַסטראָפיק דורכפאַל.

• אַקסאַדיישאַן: אַנוואָנטיד זויערשטאָף קענען רעאַגירן מיט די יידל סיליציום סטראַקטשערז, ענדערן זייער עלעקטריקאַל פּראָפּערטיעס.

• פּאַרטיקיאַלער קאַנטאַמאַניישאַן: אפילו אַ איין בלאָנדזשען פּאַרטאַקאַל קענען קורץ-קרייַז אַ נאַנאָסקאַלע טראַנזיסטאָר, און מאַכן אַ גאַנץ אָפּטיילונג פון אַ מיקראָטשיפּ אַרויסגעוואָרפן.

• ייעלדס רעדוקציע: אין אַ פאַב פּראַסעסינג טויזנטער פון ווייפערז פּער וואָך, אַ קליין קאַפּ אין טראָגן רעכט צו גאַז קאַנטאַמאַניישאַן קענען איבערזעצן צו טענס פון מיליאַנז פון דאָללאַרס אין פאַרפאַלן רעוועך.

דעריבער, די סעמיקאַנדאַקטער פליסיק אַרגאַן ינטראָודוסט אין די קלינראָאָם ינווייראַנמאַנץ מוזן זיין פאַנדאַמענטאַלי אָן קיין ריאַקטיוו קאַנטאַמאַנאַנץ.

3. קאָר אַפּפּליקאַטיאָנס פון סעמיקאַנדאַקטער ליקוויד אַרגאָן

די נסיעה פון אַ סיליציום ווייפער פון רוי מאַטעריאַל צו אַ פאַרטיק מייקראָופּראַסעסער נעמט הונדערטער פון קאָמפּלעקס סטעפּס. הינטער-הויך ריינקייַט פליסיק אַרגאַן איז דיפּלי ינאַגרייטיד אין עטלעכע פון ​​די מערסט קריטיש פייזאַז פון דעם נסיעה.

3.1. סיליציום קריסטאַל פּולינג (די Czochralski פּראָצעס)

דער יסוד פון קיין מיקראָטשיפּ איז די סיליציום ווייפער. די ווייפערז זענען סלייסט פון מאַסיוו, איין-קריסטאַל סיליציום ינגגאַץ דערוואַקסן מיט די Czochralski (CZ) אופֿן. אין דעם פּראָצעס, העכסט פּיוראַפייד פּאָליקריסטאַללינע סיליציום איז צעלאָזן אין אַ קוואַרץ קרוסיבלע ביי טעמפּעראַטורעס העכער 1,400 °C. א זוימען קריסטאַל איז באַקענענ און סלאָולי פּולד אַרוף, צייכענונג אַ גאנץ סילינדריקאַל קריסטאַל אויס פון די צעשמעלצן.

בעשאַס דעם עקסטרעם טערמאַל פּראָצעס, די מאָולטאַן סיליציום איז העכסט ריאַקטיוו. אויב עס קומט אין קאָנטאַקט מיט זויערשטאָף אָדער ניטראָגען, עס וועט פאָרעם סיליציום דייאַקסייד אָדער סיליציום ניטריד, דיסטרויינג די ריין קריסטאַליין סטרוקטור. דאָ, אַרגאָן אקטן ווי די לעצט באַשיצער. דער אויוון איז קאַנטיניואַסלי פּערדזשד מיט וואַפּאָריזעד הינטער-הויך ריינקייַט פליסיק אַרגאַן צו שאַפֿן אַ גאָר ינערט אַטמאָספער. ווייַל אַרגאָן איז כעוויער ווי לופט, עס פארמען אַ פּראַטעקטיוו פאַרדעקן איבער די מאָולטאַן סיליציום, ינשורינג די ריזאַלטינג ינגגאַט איז סטראַקטשעראַלי שליימעסדיק און פריי פון מיקראָסקאָפּיק חסרונות.

3.2. פּלאַזמע עטשינג און דעפּאַזישאַן

מאָדערן טשיפּס זענען געבויט אין 3 ד לייַערס. דאָס ינוואַלווז דאַפּאַזישאַן פון מיקראָסקאָפּיק לייַערס פון קאַנדאַקטיוו אָדער ינסאַלייטינג מאַטעריאַלס אויף די ווייפער און דעמאָלט עטשינג אַוועק ספּעציפיש פּאַרץ צו שאַפֿן סערקאַץ.

• ספּוטערינג (פיזיקאַל פארע דעפּאָסיטיאָן - PVD): אַרגאָן איז דער הויפּט גאַז געניצט אין ספּאַטערינג. אין אַ וואַקוום קאַמער, אַרגאָן גאַז איז ייאַנייזד אין אַ פּלאַזמע. די דורכויס באפוילן אַרגאָן ייאַנז זענען דעמאָלט אַקסעלערייטיד אין אַ ציל מאַטעריאַל (ווי קופּער אָדער טיטאַניום). די לויטער קינעטיק קראַפט פון די שווער אַרגאָן ייאַנז נאַקס אַטאָמס אַוועק די ציל, וואָס דעמאָלט אַוועקלייגן יוואַנלי אַנטו די סיליציום ווייפער. אַרגאָן איז אויסדערוויילט ווייַל זייַן אַטאָמישע מאַסע איז בישליימעס סוטאַד צו דיסלאָדזש מעטאַל אַטאָמס יפישאַנטלי אָן כעמיש רעאַגירן מיט זיי.

• Deep Reactive Ion Etching (DRIE): ווען מאַניאַפאַקטשערערז דאַרפֿן צו עצן טיף, העכסט גענוי טרענטשעס אין סיליציום - קריטיש פֿאַר זיקאָרן טשיפּס און אַוואַנסירטע פּאַקקאַגינג - אַרגאָן איז אָפט געמישט מיט ריאַקטיוו גאַסאַז צו סטייבאַלייז די פּלאַזמע און העלפֿן פיזיקלי באַמבאַרד די ווייפער ייבערפלאַך, ופראַמען אַוועק עטשט בייפּראָדוקטן.

3.3. DUV און EUV ליטהאָגראַפי (עקססימער לייזערז)

ליטהאָגראַפי איז דער פּראָצעס פון ניצן ליכט צו דרוקן קרייַז פּאַטערנז אויף די ווייפער. ווי סערקאַץ האָבן שרומפּן, מאַניאַפאַקטשערערז האָבן צו נוצן ליכט מיט ינקריסינגלי קירצער ווייוולענגטס. דאס איז ווו פליסיק אַרגאָן עלעקטראָניק ינטערסעקט מיט אָפּטיש פיזיק.

טיף אַלטראַווייאַליט (DUV) ליטהאָגראַפי רילייז שווער אויף אַרף (אַרגאָן פלואָרידע) עקססימער לייזערז. די לייזערז נוצן אַ גענוי קאַנטראָולד געמיש פון אַרגאָן, פלאָרין און נעאָן גאַסאַז צו דזשענערייט העכסט פאָוקיסט ליכט מיט אַ ווייוולענגט פון 193 נאַנאָמעטער. די ריינקייַט פון די אַרגאַן געניצט אין די לאַזער קאַוויטיז איז ינקרעדאַבלי שטרענג. קיין ימפּיוראַטיז קענען דיגרייד די לאַזער אָפּטיקס, רעדוצירן די ינטענסיטי פון די ליכט און פאַרשאַפן די ליטהאָגראַפי פּראָצעס צו דרוקן בלערי אָדער דעפעקטיווע סערקאַץ.

אפילו אין די נייַער עקסטרעמע אַלטראַווייאַליט (EUV) ליטהאָגראַפי סיסטעמען, אַרגאָן פיעסעס אַ וויטאַל ראָלע ווי אַ רייניקונג גאַז צו האַלטן די יידל, העכסט קאָמפּלעקס שפּיגל סיסטעמען גאָר פריי פון מאָלעקולאַר קאַנטאַמאַניישאַן.

3.4. אַנילינג און טערמאַל פּראַסעסינג

נאָך דאָפּאַנץ (ווי באָראָן אָדער פאָספאָרוס) זענען ימפּלאַנטיד אין די סיליציום צו טוישן זייַן עלעקטריקאַל פּראָפּערטיעס, די ווייפער מוזן זיין העאַטעד צו הויך טעמפּעראַטורעס צו פאַרריכטן שעדיקן צו די קריסטאַל לאַטאַס און אַקטאַווייט די דאָפּאַנץ. דער פּראָצעס, באקאנט ווי אַנילינג, מוזן פּאַסירן אין אַ שטרענג קאַנטראָולד, זויערשטאָף-פריי סוויווע צו פאַרמייַדן די ווייפער ס ייבערפלאַך פון אַקסאַדייזינג. א קעסיידערדיק לויפן פון הינטער-ריין אַרגאָן גיט דעם זיכער טערמאַל סוויווע.

4. פליסיק אַרגאָן עלעקטראָניק: מאַכט די ווייַטער דור פון טעק

דער טערמין פליסיק אַרגאָן עלעקטראָניק ברייט ענקאַמפּאַסאַז די יקאָוסיסטאַם פון הויך-טעק דעוויסעס און מאַנופאַקטורינג פּראַסעסאַז וואָס אָפענגען אויף דעם קריאָגעניק מאַטעריאַל. ווען מיר מאַך אין אַ תקופה דאַמאַנייטאַד דורך קינסטלעך ינטעלליגענסע (AI), די אינטערנעט פון טהינגס (יאָט) און אָטאַנאַמאַס וועהיקלעס, די פאָדערונג פֿאַר מער שטאַרק, ענערגיע-עפעקטיוו טשיפּס איז סקייראַקאַטינג.

1. AI אַקסעלעראַטאָרס און גפּוס: די מאַסיוו גראַפיקאַל פּראַסעסינג וניץ (גפּוס) פארלאנגט צו באַן אַי מאָדעלס ווי גרויס שפּראַך מאָדעלס דאַרפן ינקרעדאַבלי גרויס, כיסאָרן-פריי סיליציום דיעס. די גרעסערע די שטאַרבן, די העכער די געלעגנהייַט אַז אַ איין טומע קען צעשטערן די גאנצע שפּאָן. די פלאָלאַס סוויווע צוגעשטעלט דורך UHP argon איז ניט-פאַרקויפלעך דאָ.

2. קוואַנטום קאַמפּיוטינג: ווי ריסערטשערז אַנטוויקלען קוואַנטום קאָמפּיוטערס, די סופּערקאַנדאַקטינג מאַטעריאַלס געניצט צו שאַפֿן קווביץ דאַרפן מאַנופאַקטורינג ינווייראַנמאַנץ מיט כּמעט נול קאַנטאַמאַניישאַן. אַרגאָן פּערדזשינג איז יקערדיק אין די קריאָגעניק צוגרייטונג און פאַבריקיישאַן פון די ווייַטער-דור פּראַסעסערז.

3. מאַכט עלעקטראָניק: עלעקטריק וועהיקלעס פאַרלאָזנ זיך סיליציום קאַרבידע (סיק) און גאַליום ניטריד (גאַן) מאַכט טשיפּס. גראָוינג די קאַמפּאַונד סעמיקאַנדאַקטער קריסטאַלז ריקווייערז אפילו העכער טעמפּעראַטורעס ווי נאָרמאַל סיליציום, וואָס מאכט די ינערט שילדינג פּראָפּערטיעס פון אַרגאָן אפילו מער וויטאַל.

5. די קריטיק פון די צושטעלן קייט און סאָרסינג

פּראַדוסינג הינטער-הויך ריינקייַט פליסיק אַרגאָן איז אַ ווונדער פון מאָדערן כעמישער ינזשעניעריע. עס איז טיפּיקלי יקסטראַקטיד פון די לופט ניצן קריאָגעניק פראַקשאַנאַל דיסטאַליישאַן אין מאַסיוו לופט צעשיידונג וניץ (אַסו). אָבער, די פּראָדוקציע פון ​​די גאַז איז בלויז האַלב פון די שלאַכט; דיליווערינג עס צו די סעמיקאַנדאַקטער געצייַג אָן לוזינג ריינקייַט איז גלייַך טשאַלאַנדזשינג.

קאַנטאַמאַניישאַן קאָנטראָל בעשאַס טראַנסיט

יעדער וואַלוו, רער, און סטאָרידזש טאַנק וואָס רירט די הינטער-הויך ריינקייַט פליסיק אַרגאַן מוזן זיין ספּעציעל ילעקטראָופּאַליש און פאַר-פּורגעד. אויב אַ אַריבערפירן טאַנקער האט אפילו אַ מיקראָסקאָפּיק רינען, אַטמאַספעריק דרוק וועט נישט נאָר לאָזן אַרגאָן; די קריאָגעניק טעמפּעראַטורעס קענען אַקשלי ציען אַטמאַספעריק ימפּיוראַטיז אין, רוינינג אַ גאַנץ פּעקל.

אין די פאַב מדרגה, די פליסיק אַרגאָן איז סטאָרד אין מאַסיוו וואַקוום-ינסאַלייטיד פאַרנעם טאַנגקס. עס איז דערנאָך דורכגעגאנגען דורך העכסט ספּעשאַלייזד וואַפּאָריזערס און פונט-פון-נוצן גאַז פּיוראַפייערז רעכט איידער איר אַרייַן די קלינראָאָם.

צו האַלטן קעסיידערדיק, אַנינטעראַפּטיד פּראָדוקציע, סעמיקאַנדאַקטער מאַניאַפאַקטשערערז מוזן שוטעף מיט שפּיץ-ריי גאַז סאַפּלייערז וואָס האָבן מאַסטערד דעם שטרענג צושטעלן קייט. פֿאַר מאָדערן פאַסילאַטיז וואָס זוכן צו באַוואָרענען אַ קעסיידערדיק, פאַרלאָזלעך צושטעלן פון דעם קריטיש מאַטעריאַל מיט געראַנטיד ריינקייַט מעטריקס, ויספאָרשן ספּעשאַלייזד ינדאַסטריאַל גאַז סאַלושאַנז פון טראַסטיד פּראַוויידערז ווי Huazhong Gas ינשורז אַז פּינטלעך סטאַנדאַרדס זענען באגעגנט און מאַנופאַקטורינג דאַונטיים איז ילימאַנייטאַד.

6. עקאָנאָמיש און ענוויראָנמענטאַל קאַנסידעריישאַנז

די לויטער באַנד פון אַרגאַן קאַנסומד דורך אַ מאָדערן גיגאַפאַב איז סטאַגערינג. איין גרויס סעמיקאַנדאַקטער מאַנופאַקטורינג מעכירעס קענען פאַרנוצן טענס פון טויזנטער פון קוביק מעטער פון הינטער-ריין גאַז יעדער איין טאָג.

סאַסטיינאַביליטי און ריסייקלינג

ווייַל אַרגאָן איז אַ איידעלע גאַז און איז נישט קאַנסומד כעמיש אין רובֿ סעמיקאַנדאַקטער פּראַסעסאַז (עס אקטן מערסטנס ווי אַ גשמיות שילד אָדער פּלאַזמע מיטל), עס איז אַ גראָוינג שטופּ אין די אינדוסטריע פֿאַר אַרגאָן אָפּזוך און ריסייקלינג סיסטעמען. אַוואַנסירטע פאַבס זענען ינקריסינגלי ינסטאָלינג אויף פּלאַץ אָפּזוך וניץ וואָס כאַפּן די אַרגאָן ויסמאַטערן פון קריסטאַל פּולינג אויוון און ספּאַטערינג טשיימבערז. דעם גאַז איז דעמאָלט ריפּייערד לאָוקאַלי. דאָס ניט בלויז ראַדוסאַז די אַפּערייטינג קאָס פון די פאַבריק באטייטיק, אָבער עס אויך לאָווערס די טשאַד שפּור פֿאַרבונדן מיט ליקוועפייינג און טראַנספּאָרטינג פריש אַרגאַן אַריבער לאַנג דיסטאַנסאַז.

7. די צוקונפֿט פון אַרגאָן אין אַוואַנסירטע נאָדע מאַנופאַקטורינג

ווי די סעמיקאַנדאַקטער אינדוסטריע פּושיז צו 2nm, 14A (אַנגסטראַם), און ווייַטער, די אַרקאַטעקטשער פון טראַנזיסטערז איז טשאַנגינג. מיר מאַך פון FinFET צו Gate-All-Around (GAA) און יווענטשאַוואַלי צו קאַמפּלאַמענטשי FET (CFET) דיזיינז.

די 3 ד סטראַקטשערז דאַרפן אַטאָמישע שיכטע דעפּאַזישאַן (ALD) און אַטאָמישע שיכטע עטשינג (ALE) - פּראַסעסאַז וואָס מאַניפּולירן סיליציום ממש איין אַטאָם אין אַ צייַט. אין ALD און ALE, גענוי קאַנטראָולד פּאַלסיז פון אַרגאָן זענען געניצט צו רייניקן די אָפּרוף קאַמער צווישן כעמיש דאָסעס, און ינשורינג אַז ריאַקשאַנז פּאַסירן נאָר פּונקט ווו בדעה אויף די אַטאָמישע ייבערפלאַך.

ווי פּינטלעכקייַט ינקריסיז, די צוטרוי אויף סעמיקאַנדאַקטער פליסיק אַרגאַן וועט נאָר פאַרשטאַרקן. די ריינקייַט רעקווירעמענץ קען אפילו יקסיד די קראַנט 6N סטאַנדאַרדס, פּושינג אין די מעלוכע פון ​​​​7N (99.99999%) אָדער העכער, דרייווינג ווייַטער כידעש אין גאַז רייניקונג און מעטראָלאָגי טעקנאַלאַדזשיז.

מסקנא

עס איז גרינג צו ווונדער זיך פון די פאַרטיק מייקראָופּראַסעסער - אַ שטיק פון סיליציום מיט ביליאַנז פון מיקראָסקאָפּיק סוויטשיז וואָס קענען דורכפירן טריליאַנז פון חשבונות פּער סעקונדע. אָבער, דעם שפּיץ פון מענטשלעך ינזשעניעריע איז לעגאַמרע אָפענגיק אויף די ומזעיק עלעמענטן וואָס בויען עס.

הינטער-הויך ריינקייַט פליסיק אַרגאַן איז נישט סתם א סחורה; עס איז אַ פונדאַמענטאַל זייַל פון די סעמיקאַנדאַקטער אינדוסטריע. פון שילדינג די מאָולטאַן געבורט פון סיליציום קריסטאַלז צו געבן די פּלאַזמע וואָס קאַרווז אויס נאַנאָמעטער-וואָג סערקאַץ, אַרגאָן געראַנטיז די פּריסטינע סוויווע וואָס איז נייטיק צו האַלטן מאָר ס געזעץ לעבעדיק. ווי די גרענעץ פון פליסיק אַרגאָן עלעקטראָניק יקספּאַנדיד צו שטיצן אַי, קוואַנטום קאַמפּיוטינג און אַוואַנסירטע מאַכט פאַרוואַלטונג, די פאָדערונג פֿאַר דעם בישליימעס ריין, ינערט פליסיק וועט פאָרזעצן צו זיין אַ דרייווינג קראַפט הינטער גלאבאלע טעקנאַלאַדזשיקאַל אנטוויקלונג.

FAQ

ק 1: פארוואס איז פליסיק אַרגאָן בילכער איבער אנדערע ינערט גאַסאַז ווי ניטראָגען אָדער העליום אין זיכער סעמיקאַנדאַקטער פּראַסעסאַז?

א: בשעת ניטראָגען איז טשיפּער און וויידלי געניצט ווי אַ גענעראַל רייניקונג גאַז, עס איז נישט באמת ינערט בייַ גאָר הויך טעמפּעראַטורעס; עס קענען רעאַגירן מיט מאָולטאַן סיליציום צו פאָרעם סיליציום ניטריד חסרונות. העליום איז ינערט אָבער זייער ליכט און טייַער. אַרגאָן שלאָגן די "זיס אָרט" - עס איז גאָר ינערט אפילו ביי עקסטרעם טעמפּעראַטורעס, שווער גענוג צו יפעקטיוולי פאַרדעקן מאָולטאַן סיליציום, און האט די שליימעסדיק אַטאָמישע מאַסע צו פיזיקלי דיסלאָדזש אַטאָמס בעשאַס פּלאַזמע ספּוטערינג פּראַסעסאַז אָן קאָזינג אַנוואָנטיד כעמישער ריאַקשאַנז.

ק 2: ווי איז פליסיק אַרגאַן טראַנספּאָרטאַד צו סעמיקאַנדאַקטער פאַבריק (פאַבס) אָן קאַנטאַמאַניישאַן פון הינטער-הויך ריינקייַט?

א: אָנהאַלטן ריינקייַט בעשאַס דורכפאָר איז אַ הויפּט לאָגיסטיק אַרויסרופן. UHP פליסיק אַרגאָן איז טראַנספּאָרטאַד אין ספּעשאַלייזד, העכסט ינסאַלייטיד קריאָגעניק טאַנקער טראַקס. די ינלענדיש סערפאַסיז פון די טאַנגקס, ווי געזונט ווי אַלע וואַלווז און אַריבערפירן כאָוזיז, זענען עלעקטראָפּאָלישעד צו אַ שפּיגל ענדיקן צו פאַרמייַדן אַוטגאַססינג און פּאַרטאַקאַל שעדינג. איידער לאָודינג, די גאנצע סיסטעם אַנדערגאָוז שטרענג וואַקוום רייניקונג. ביי אָנקומען צו די פאַבריק, די גאַז פּאַסיז דורך פונט-פון-נוצן פּיוראַפייערז וואָס נוצן כעמיש געטער טעקנאַלאַדזשיז צו באַזייַטיקן קיין בלאָנדזשען פּפּט-מדרגה (טיילן פּער טריליאַן) ימפּיוראַטיז איידער די אַרגאַן ריטשאַז די ווייפער.

ק 3: וואָס פּינטלעך ריינקייַט מדרגה איז פארלאנגט פֿאַר "סעמיקאַנדאַקטער פליסיק אַרגאַן," און ווי איז עס געמאסטן?

א: פֿאַר אַוואַנסירטע סעמיקאַנדאַקטער מאַנופאַקטורינג, אַרגאָן ריינקייַט מוזן בכלל זיין בייַ מינדסטער "6N" (99.9999% ריין), כאָטש עטלעכע קאַטינג-ברעג פּראַסעסאַז דאַרפן 7N. דעם מיטל ימפּיוראַטיז ווי זויערשטאָף, נעץ און כיידראָוקאַרבאַנז זענען לימיטעד צו 1 טייל פּער מיליאָן (פּפּם) אָדער אפילו פּאַרץ פּער ביליאָן (פּפּב). די מינוסקיול טומע לעוועלס זענען געמאסטן אין פאַקטיש-צייט אין די פאַב ניצן העכסט שפּירעוודיק אַנאַליסיס ויסריכט, אַזאַ ווי קאַוואַטי רינג-אַראָפּ ספּעקטראָסקאָפּי (CRDS) און גאַז טשראָמאַטאָגראַפי מיט מאַסע ספּעקטראָמעטרי (GC-MS), ינשורינג קעסיידערדיק קוואַליטעט קאָנטראָל.