2. Kini idi ti Ile-iṣẹ Semikondokito nbeere Iwa mimọ pipe

Lati loye iwulo mimọ-giga giga, ọkan gbọdọ loye iwọn ti iṣelọpọ semikondokito ode oni. Awọn eerun to ti ni ilọsiwaju julọ loni ṣe ẹya awọn transistors ti o jẹ awọn nanometers diẹ ni fifẹ. Lati fi eyi si oju-iwoye, irun kanṣoṣo ti irun eniyan jẹ nipa 80,000 si 100,000 nanometer nipọn.

Nigbati o ba n kọ awọn ẹya ni ipele atomiki, moleku kan ti atẹgun tabi omi airi kan le fa ikuna ajalu.

• Oxidiation: Awọn atẹgun ti aifẹ le fesi pẹlu awọn ẹya ohun alumọni elege, yiyipada awọn ohun-ini itanna wọn.

• Kokoro Pànpọ̀: Paapaa patikulu kan ti o ṣina le ṣe kukuru-yipo transistor nanoscale kan, ti o sọ gbogbo apakan ti microchip kan jẹ asan.

• Idinku Ikore: Ninu iṣelọpọ fab ẹgbẹẹgbẹrun awọn wafers fun ọsẹ kan, idinku diẹ ninu ikore nitori ibajẹ gaasi le tumọ si awọn mewa ti awọn miliọnu dọla ni owo-wiwọle ti sọnu.

Nitorinaa, awọn semikondokito omi argon ti a ṣe sinu awọn agbegbe mimọ gbọdọ jẹ laisi ipilẹ eyikeyi awọn contaminants ifaseyin.

3. Awọn ohun elo mojuto ti Semikondokito Liquid Argon

Irin-ajo wafer ohun alumọni lati ohun elo aise si microprocessor ti o ti pari gba awọn ọgọọgọrun awọn igbesẹ idiju. Argon omi mimọ ti o ga julọ ti wa ni idapọ jinna sinu ọpọlọpọ awọn ipele pataki julọ ti irin-ajo yii.

3.1. Ti nfa Silicon Crystal (Ilana Czochralski naa)

Ipilẹ ti eyikeyi microchip jẹ wafer silikoni. Wọnyi wafers ti wa ni ege lati lowo, nikan-crystal silikoni ingots dagba nipa lilo Czochralski (CZ) ọna. Ninu ilana yii, ohun alumọni polycrystalline ti a sọ di mimọ gaan ni yo ni kuotisi crucible ni awọn iwọn otutu ti o kọja 1,400°C. Kirisita irugbin kan ti ṣe afihan ati fa fifalẹ laiyara si oke, ti o nfa kirisita iyipo pipe lati inu yo.

Lakoko ilana igbona pupọ yii, ohun alumọni didà jẹ ifaseyin gaan. Ti o ba wa si olubasọrọ pẹlu atẹgun tabi nitrogen, yoo ṣe silikoni oloro tabi silikoni nitride, ti npa ilana ti kristali mimọ jẹ. Nibi, argon n ṣiṣẹ bi aabo to gaju. Ileru naa ni a sọ di mimọ nigbagbogbo pẹlu vaporized olekenka-ga ti nw omi argon lati ṣẹda kan patapata inert bugbamu. Nitori argon wuwo ju afẹfẹ lọ, o ṣe ibora aabo lori ohun alumọni didà, ni idaniloju ingot ti o yọrisi jẹ pipe ni igbekalẹ ati laisi awọn abawọn airi.

3.2. Pilasima Etching ati Ifipamọ

Awọn eerun igbalode ti wa ni itumọ ti ni awọn ipele 3D. Eyi pẹlu fifipamọ awọn ipele airi airi ti conductive tabi awọn ohun elo idabobo sori wafer ati lẹhinna etching kuro ni awọn ẹya kan pato lati ṣẹda awọn iyika.

• Sisọ (Ifisọ Owu ti Ti ara – PVD): Argon jẹ gaasi akọkọ ti a lo ninu sputtering. Ninu iyẹwu igbale, gaasi argon ti wa ni ionized sinu pilasima kan. Awọn ions argon ti o ni agbara daadaa ni a mu yara yara sinu ohun elo ibi-afẹde (bii bàbà tabi titanium). Agbara kainetik ti awọn ions argon ti o wuwo kọlu awọn ọta kuro ni ibi-afẹde, eyiti lẹhinna fi boṣeyẹ sori wafer silikoni. A yan Argon nitori pe ibi-atomiki rẹ ni ibamu ni pipe lati tu awọn ọta irin kuro ni pipe laisi fesi kemikali pẹlu wọn.

• Ion Etching Jin Ifaseyin Jin (DRIE): Nigbati awọn olupilẹṣẹ ba nilo lati ge jinna, awọn kongẹ gaan sinu ohun alumọni — pataki fun awọn eerun iranti ati iṣakojọpọ to ti ni ilọsiwaju — argon nigbagbogbo ni idapo pẹlu awọn gaasi ti n ṣiṣẹ lati mu pilasima duro ati ṣe iranlọwọ ni ti ara bombard dada wafer, gbigba awọn ọja ti o yọ kuro.

3.3. DUV ati EUV Lithography (Excimer Lasers)

Lithography jẹ ilana ti lilo ina lati tẹ awọn ilana iyika sori wafer. Bi awọn iyika ti dinku, awọn aṣelọpọ ti ni lati lo ina pẹlu awọn gigun gigun kukuru. Eyi ni ibi omi argon itanna intersect pẹlu opitika fisiksi.

Deep Ultraviolet (DUV) lithography gbarale ArF (Argon Fluoride) awọn lasers excimer. Awọn lasers wọnyi lo adalu iṣakoso ni deede ti argon, fluorine, ati awọn gaasi neon lati ṣe ina ina ti o ni idojukọ gaan pẹlu igbi ti awọn nanometers 193. Mimo ti argon ti a lo ninu awọn cavities lesa wọnyi jẹ ti iyalẹnu ti o muna. Eyikeyi impurities le degrade awọn lesa Optics, din awọn kikankikan ti awọn ina, ki o si fa awọn lithography ilana lati tẹ sita blurry tabi alebu awọn iyika.

Paapaa ninu awọn eto lithography Extreme Ultraviolet (EUV) tuntun, argon ṣe ipa pataki bi gaasi mimọ lati jẹ ki elege, awọn eto digi ti o nipọn pupọ ni ominira patapata laisi ibajẹ molikula.

3.4. Annealing ati Gbona Processing

Lẹhin ti awọn dopants (bii boron tabi irawọ owurọ) ti wa ni gbin sinu ohun alumọni lati yi awọn ohun-ini itanna rẹ pada, wafer gbọdọ jẹ kikan si awọn iwọn otutu ti o ga lati ṣe atunṣe ibajẹ si lattice gara ati mu awọn dopants ṣiṣẹ. Ilana yii, ti a mọ bi annealing, gbọdọ ṣẹlẹ ni iṣakoso ti o muna, agbegbe ti ko ni atẹgun lati ṣe idiwọ aaye wafer lati oxidizing. Sisan lilọsiwaju ti argon-pure ultra-pure pese agbegbe igbona ailewu ailewu yii.

4. Liquid Argon Electronics: Ṣiṣe agbara iran ti Tech

Oro naa omi argon itanna fifẹ ni ayika ilolupo ti awọn ẹrọ imọ-ẹrọ giga ati awọn ilana iṣelọpọ ti o da lori ohun elo cryogenic yii. Bi a ṣe nlọ si akoko ti o jẹ gaba lori nipasẹ Imọye Oríkĕ (AI), Intanẹẹti ti Awọn nkan (IoT), ati awọn ọkọ ayọkẹlẹ adase, ibeere fun agbara diẹ sii, awọn eerun daradara-agbara ti n pọ si.

1. AI Accelerators ati GPUs: Awọn iwọn sisẹ ayaworan nla (GPUs) nilo lati kọ awọn awoṣe AI bii awọn awoṣe ede nla nilo iyalẹnu nla, ohun alumọni ti ko ni abawọn. Awọn ti o tobi kú, awọn ti o ga anfani ti a nikan aimọ le run gbogbo ërún. Ayika ailabawọn ti a pese nipasẹ UHP argon kii ṣe idunadura nibi.

2. Iṣiro Kuatomu: Bi awọn oniwadi ṣe n ṣe agbekalẹ awọn kọnputa kuatomu, awọn ohun elo imudara ti o lo lati ṣẹda awọn qubits nilo awọn agbegbe iṣelọpọ pẹlu ibajẹ isunmọ-odo. Argon purging jẹ pataki ni igbaradi cryogenic ati iṣelọpọ ti awọn ilana iran atẹle wọnyi.

3. Itanna Agbara: Awọn ọkọ ayọkẹlẹ ina da lori Silicon Carbide (SiC) ati awọn eerun agbara Gallium Nitride (GaN). Dagba awọn kirisita semikondokito agbo wọnyi nilo paapaa awọn iwọn otutu ti o ga ju ohun alumọni boṣewa, ṣiṣe awọn ohun-ini idabobo inert ti argon paapaa pataki diẹ sii.

5. Awọn lominu ni ti awọn Ipese pq ati Orisun

Ṣiṣejade argon omi mimọ ti o ga julọ jẹ iyalẹnu ti imọ-ẹrọ kemikali ode oni. Nigbagbogbo o fa jade lati inu afẹfẹ nipa lilo distillation ida cryogenic ni awọn ipin iyapa afẹfẹ nla (ASUs). Sibẹsibẹ, iṣelọpọ gaasi jẹ idaji ogun; jiṣẹ si ohun elo semikondokito laisi sisọnu mimọ jẹ nija nija.

Iṣakoso kontaminesonu Nigba Transit

Gbogbo àtọwọdá, paipu, ati ojò ipamọ ti o fọwọkan awọn olekenka-ga ti nw omi argon gbọdọ jẹ itanna eletiriki ni pataki ati ki o sọ di mimọ. Ti o ba ti a irinna tanker ni o ni ani a airi jo, ti oyi oju aye titẹ yoo ko o kan jẹ ki argon jade; awọn iwọn otutu cryogenic le fa awọn idoti oju aye gangan ninu, dabaru gbogbo ipele.

Ni ipele fab, argon omi ti wa ni ipamọ ninu awọn tanki olopobobo ti o ni idabobo igbale nla. Lẹhinna o kọja nipasẹ awọn vaporizers amọja ti o ga pupọ ati awọn ohun elo gaasi aaye-lilo ni ọtun ṣaaju titẹ si yara mimọ.

Lati ṣetọju lilọsiwaju, iṣelọpọ ailopin, awọn aṣelọpọ semikondokito gbọdọ ṣe alabaṣepọ pẹlu awọn olupese gaasi ipele-oke ti o ti ni oye pq ipese lile yii. Fun awọn ohun elo-ti-ti-aworan ti n wa lati ni aabo lemọlemọfún, ipese igbẹkẹle ti ohun elo to ṣe pataki pẹlu awọn metiriki mimọ ti o ni idaniloju, ṣawari awọn solusan gaasi ile-iṣẹ amọja lati ọdọ awọn olupese ti o ni igbẹkẹle bii Gaazhong gaasi ṣe idaniloju pe awọn iṣedede deede ti pade ati pe akoko iṣelọpọ ti yọkuro.

6. Awọn ero Iṣowo ati Ayika

Iwọn nla ti argon ti o jẹ nipasẹ gigafab ode oni jẹ iyalẹnu. Ohun elo iṣelọpọ semikondokito nla kan le jẹ ẹgbẹẹgbẹrun awọn mita onigun ti gaasi mimọ-pupọ ni gbogbo ọjọ kan.

Iduroṣinṣin ati Atunlo

Nitori argon jẹ gaasi ọlọla ati pe ko jẹ kemikali ni ọpọlọpọ awọn ilana semikondokito (o ṣe pupọ julọ bi asà ti ara tabi alabọde pilasima), titari dagba wa laarin ile-iṣẹ fun imularada argon ati awọn eto atunlo. To ti ni ilọsiwaju fabs ti wa ni increasingly fifi onsite imularada sipo ti o Yaworan awọn argon eefi lati gara fifa ileru ati sputtering iyẹwu. Gaasi yii yoo tun sọ di mimọ ni agbegbe. Kii ṣe nikan ni eyi dinku awọn idiyele iṣẹ ṣiṣe fab, ṣugbọn o tun dinku ifẹsẹtẹ erogba ti o ni nkan ṣe pẹlu liquefying ati gbigbe argon tuntun kọja awọn ijinna pipẹ.

7. Ojo iwaju ti Argon ni Ilọsiwaju Node Manufacturing

Bi ile-iṣẹ semikondokito ti nlọ si 2nm, 14A (angstrom), ati ni ikọja, faaji ti awọn transistors n yipada. A n gbe lati FinFET si Ẹnubode-All-Around (GAA) ati nikẹhin si awọn apẹrẹ FET (CFET) ti o ni ibamu.

Awọn ẹya 3D wọnyi nilo ifisilẹ atomiki Layer (ALD) ati atomiki Layer etching (ALE) — awọn ilana ti o ṣe afọwọyi silikoni gangan atomu kan ni akoko kan. Ni ALD ati ALE, awọn iṣọn-iṣakoso ni deede ti argon ni a lo lati nu iyẹwu ifaseyin laarin awọn iwọn kemikali, ni idaniloju pe awọn aati ṣẹlẹ nikan ni ibi ti a pinnu lori oju atomiki.

Bi konge posi, awọn reliance lori semikondokito omi argon yoo nikan mu. Awọn ibeere mimọ le paapaa kọja awọn iṣedede 6N lọwọlọwọ, titari si ijọba ti 7N (99.99999%) tabi ju bẹẹ lọ, ṣiṣe ilọsiwaju siwaju sii ni isọdi gaasi ati awọn imọ-ẹrọ metrology.

Ipari

O rọrun lati ṣe iyalẹnu si microprocessor ti o pari — nkan ti silikoni ti o ni awọn ọkẹ àìmọye ti awọn iyipada airi airi ti o lagbara lati ṣe awọn aimọye awọn iṣiro fun iṣẹju kan. Sibẹsibẹ, oke ti imọ-ẹrọ eniyan dale patapata lori awọn eroja alaihan ti o ṣe agbekalẹ rẹ.

Ultra-ga ti nw omi argon kii ṣe ọja lasan; o jẹ ọwọn ipilẹ ti ile-iṣẹ semikondokito. Lati daabobo ibimọ didà ti awọn kirisita ohun alumọni lati mu pilasima ti o ṣe awọn iyika iwọn nanometer jade, argon ṣe iṣeduro agbegbe ti o ni pataki lati jẹ ki Ofin Moore wa laaye. Bi awọn aala ti omi argon itanna faagun lati ṣe atilẹyin AI, iṣiro kuatomu, ati iṣakoso agbara ilọsiwaju, ibeere fun mimọ ni pipe, omi inert yoo tẹsiwaju lati jẹ agbara awakọ lẹhin ilosiwaju imọ-ẹrọ agbaye.

FAQs

Q1: Kini idi ti argon omi ṣe fẹ ju awọn gaasi inert miiran bi nitrogen tabi helium ni awọn ilana semikondokito kan?

A: Lakoko ti nitrogen jẹ din owo ati lilo pupọ bi gaasi mimọ gbogbogbo, kii ṣe inert nitootọ ni awọn iwọn otutu ti o ga pupọ; o le fesi pẹlu ohun alumọni didà lati dagba silikoni nitride abawọn. Helium jẹ inert ṣugbọn ina pupọ ati gbowolori. Argon deba “awọn iranran didùn”—o jẹ aiṣedeede patapata paapaa ni awọn iwọn otutu to gaju, iwuwo to lati ni imunadoko ibora ti ohun alumọni didà, ati pe o ni iwọn atomiki pipe lati tu awọn ọta kuro ni ti ara lakoko awọn ilana itọ pilasima laisi fa awọn aati kemikali ti aifẹ.

Q2: Bawo ni argon omi mimọ ti o ga julọ ti a gbe lọ si awọn ohun elo iṣelọpọ semikondokito (fabs) laisi ibajẹ?

A: Mimu mimọ lakoko gbigbe jẹ ipenija ohun elo pataki kan. UHP omi argon ti wa ni gbigbe ni amọja, awọn ọkọ nla nla ti ojò cryogenic ti o ni idabobo. Awọn oju inu inu ti awọn tanki wọnyi, ati gbogbo awọn falifu ati awọn okun gbigbe, jẹ elekitiropolished si ipari digi lati ṣe idiwọ ijade ati sisọ patiku. Ṣaaju ki o to ṣe ikojọpọ, gbogbo eto naa n ṣe mimọ igbale lile. Nigbati o ba de ni fab, gaasi naa kọja nipasẹ awọn ohun elo-itumọ ti lilo ti o nlo awọn imọ-ẹrọ getter kemikali lati yọkuro eyikeyi awọn aimọ ppt-ipele (awọn apakan fun aimọye kan) ṣaaju ki argon to de wafer.

Q3: Kini ipele mimọ gangan ti o nilo fun “argon olomi semiconductor,” ati bawo ni a ṣe wọn?

A: Fun iṣelọpọ semikondokito ilọsiwaju, mimọ argon gbọdọ jẹ o kere ju “6N” (99.9999% mimọ), botilẹjẹpe diẹ ninu awọn ilana gige-eti beere 7N. Eyi tumọ si awọn idoti bii atẹgun, ọrinrin, ati awọn hydrocarbons ni ihamọ si apakan 1 fun miliọnu (ppm) tabi paapaa awọn apakan fun bilionu (ppb). Awọn ipele idọti kekere wọnyi jẹ iwọn ni akoko gidi ni fab ni lilo awọn ohun elo itupalẹ ti o ni itara pupọ, gẹgẹbi Cavity Ring-Down Spectroscopy (CRDS) ati Chromatography Gas pẹlu iwoye titobi pupọ (GC-MS), ni idaniloju iṣakoso didara ilọsiwaju.