Электрон эд ангиудыг өнгөлөхөд цагаан хайлуулсан хөнгөнцагааны үүрэг
Ухаалаг утас, компьютер, төрөл бүрийн ухаалаг төхөөрөмжүүд хаа сайгүй тархсан энэ эрин үед электрон эд ангиудын гүйцэтгэлийн шаардлага байнга нэмэгдэж байна. Тэдгээр нь хурдан, жижиг, гайхалтай хүчтэй байх шаардлагатай. Эдгээрийг биелүүлэхийн тулд өнгөлөх гэх мэт ач холбогдолгүй мэт санагдах чухал алхам шаардлагатай гэдгийг та мэдэхгүй байж магадгүй юм. Энэ салбарт чимээгүйхэн чадварлаг "хатуу ур чадвартай" хүн байдаг.цагаан хайлсан хөнгөнцагаан.
Өнөөдөр энэхүү "гар урлалын" нууцыг дэлгэж, электрон эд ангиудын нарийвчлалын ертөнцөд хэрхэн чухал үүрэг гүйцэтгэдэг талаар ярилцъя.
I. Гол дүрийг таньж мэдэх нь: Цагаан хайлуулсан хөнгөн цагааны исэл гэж яг юу вэ?
Энгийнээр хэлбэл, цагаан хайлуулсан хөнгөн цагаан исэл нь маш цэвэр нийлэг корунд юм. Үүний гол бүрэлдэхүүн хэсэг нь α-хөнгөн цагаан исэл (Al₂O₃). Та үүнийг төрөл төрөгсөдтэй нь харьцуулж болно: жишээлбэл, бор хайлуулсан хөнгөн цагаан исэл нь арай илүү хольц агуулдаг тул бор өнгөтэй байдаг; харин цагаан хайлуулсан хөнгөн цагаан исэл нь илүү цэвэр түүхий эдтэй тул шатаасны дараа "илүү цэвэр" бүтэцтэй цагаан талст үүсгэдэг.
Үүнийг хэрхэн хийдэг вэ? Энгийнээр хэлбэл, энэ нь "гал дундуур дахин төрөх" үйл явц юм. Өндөр чанартайхөнгөнцагааны нунтагхайлуулж, хөргөж, 2000 хэмээс дээш температурт ажилладаг цахилгаан нуман зууханд дахин талсжуулна. Эцэст нь янз бүрийн хэмжээтэй цагаан хайлуулсан хөнгөн цагааны исэл бүхий зүлгүүрийг гаргаж авахын тулд буталж, шигшинэ.
Энэ процессыг дутуу үнэлж болохгүй; энэ нь цагаан хайлсан хөнгөнцагаан ислийг хэд хэдэн гол шинж чанартай болгодог тул электрон эд ангиудыг өнгөлөхөд хамгийн тохиромжтой сонголт болгодог.
Өндөр хатуулагтай, үнэхээр "хатуу": Мохсын хатуулаг нь 9.0 хүртэл өндөр бөгөөд алмааз болон цахиурын карбидын дараа хоёрдугаарт ордог. Энэ нь бусад материалыг зүсэх, нунтаглах нь маш энгийн бөгөөд өөрөө амархан элэгддэггүй гэсэн үг юм.
Дунд зэргийн хатуулаг, хатуулаг ба уян хатан чанарын тэнцвэр: Зөвхөн хатуу байх нь хангалтгүй; шилэн хэлтэрхий шиг хэт хэврэг тул бага зэрэг хүрэхэд л хагарч, ашиглах боломжгүй болдог. Цагаан хайлуулсан хөнгөн цагаан исэл нь өндөр хатуулаг ба сайн хатуулагтай байдаг. Даралтын дор энэ нь дунд зэргийн хэмжээгээр хагарч, нунтаг болж хувирахын оронд шинэ хурц ирмэгүүдийг гаргаж ирдэг - үүнийг "өөрөө ирлэх" гэж нэрлэдэг. Энэ нь хурц байдлаа байнга хадгалдаг өөрөө эдгэрдэг бяцхан сийлбэрийн хутгатай адил юм.
Маш сайн химийн тогтвортой байдал нь үүнийг маш "тайван" болгодог: Өнгөлгөөний процесст янз бүрийн хүчиллэг болон шүлтлэг өнгөлгөөний уусмалыг байнга ашигладаг. Цагаан хайлуулсан хөнгөнцагаан исэл нь химийн хувьд маш тогтвортой бөгөөд эдгээр химийн бодисуудтай амархан урвалд ордоггүй тул өнгөлгөөний процесс нь санамсаргүй химийн бохирдол үүсгэхгүй байхыг баталгаажуулдаг. Энэ нь цэвэр байдал хамгийн чухал байдаг электроникийн салбарт маш чухал юм.
II. Электрон эд ангиудыг өнгөлөхдөө цагаан хайлуулсан хөнгөн цагааны исэл хэрхэн "харагддаг" вэ?
Электрон эд ангиудыг өнгөлөх нь зүгээр л гялалзсан зүйлийг арчихтай адил энгийн зүйл биш юм. Энэ бол бичил ертөнцөд хийгддэг "уран баримлын урлаг" бөгөөд нанометр эсвэл атомын түвшинд төгс тэгш, туйлын гөлгөр, гэмтэлгүй гадаргуу гаргах зорилготой юм.Цагаан хайлсан хөнгөн цагаанэнэ урлагт хүрэх гол хүч юм.
1. Цахиурын вафлины "суурийн тэгшлэлт"-ийн ажил
Чипсийг цахиурын хавтангаар хийдэг. Хэрэв барилгын суурь тэгш бус байвал барилгыг барих боломжгүй бөгөөд цахилгааны утсыг замбараагүй холбоно гэж төсөөлж болно. Үүнтэй ижил зарчим нь чип үйлдвэрлэхэд хамаарна. Давхаргуудыг нэг нэгнийхээ дээр давхарладаг. Хэрэв аль нэг давхарга тэгш бус байвал дараагийн фотолитографи нь фокусаа алдаж, богино холболт эсвэл салалтад хүргэдэг.
Энэ бол CMP (Химийн механик өнгөлгөө) технологи орж ирдэг газар бөгөөд цагаан хайлуулсан хөнгөн цагааны ислийн бичил хэсгүүд нь "механик ажилд" чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Өнгөлгөөний зутан дээр тоо томшгүй олон жижиг цагаан хайлуулсан хөнгөн цагааны ислийн хэсгүүд сая сая жижиг гар урчуудын нэгэн адил цахиурын вафлийн гадаргуу дээр даралт болон эргэлтийн дор маш жижиг бөгөөд жигд зүсэлт хийдэг. Тэд гадаргуугийн "оргилуудыг" аажмаар нунтаглаж, хөндийг харьцангуй хадгалж, эцэст нь нийт туйлын тэгш байдлыг бий болгодог. Цагаан хайлуулсан хөнгөн цагааны ислийн хатуулаг болон өөрөө хурцлах шинж чанарууд нь энэ үйл явцыг үр ашигтай, тууштай байлгахыг баталгаажуулдаг.
2. Хагас дамжуулагч төхөөрөмжийн гадаргуугийн өнгөлгөө
Чипийн дотор цахиураас гадна дамжуулагч шугамд ашигладаг металлууд (зэс, вольфрам гэх мэт) болон тусгаарлах зориулалттай тусгаарлагч давхаргад (цахиурын давхар исэл гэх мэт) ашиглагддаг. Эдгээр өөр өөр материалууд нь өөр өөр хатуулаг, арилгах хурдтай байдаг. Өнгөлгөөний явцад илүүдэл металлыг доор байрлах тусгаарлагч давхаргыг гэмтээхгүйгээр зайлуулах шаардлагатай; үүнийг "өндөр сонгомол чанар" гэж нэрлэдэг.
Цагаан хайлуулсан хөнгөнцагаан ислийн бичил нунтаг нь энд маш нарийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Өнгөлгөөний зутангийн химийн найрлагыг ("химийн" хэсэг) тохируулж, цагаан хайлуулсан хөнгөнцагаан исэл ("механик" хэсэг)-тэй синергетик байдлаар ажилласнаар бусад материалд (жишээлбэл, цахиурын давхар исэл) бараг хүрэлгүйгээр тодорхой материалыг (жишээлбэл, зэс) өндөр үр ашигтайгаар зайлуулах боломжтой. Энэхүү нарийн нарийвчлал нь чипсийн гарцыг хангахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
3. Бусад электрон эд ангиудын "гоо зүйн од"
Өндөр нарийвчлалтай чипсээс гадна бидний өдөр тутам тулгардаг олон электрон эд ангиуд нь цагаан хайлуулсан хөнгөн цагааны өнгөлгөөг ашигладаг.
LED индранил суурь: Олон өндөр тод LED нь индранил чулууг суурь болгон ашигладаг. Индранил чулуу өөрөө маш өндөр хатуулагтай тул толин тусгал шиг гөлгөр гадаргуутай болохын тулд өнгөлөхөд цагаан хайлуулсан хөнгөн цагаан исэл буюу "хатуугаас хатуу" материал шаардлагатай бөгөөд энэ нь гэрэл ялгаруулах үр ашгийг дээд зэргээр нэмэгдүүлж, LED-ийг илүү тод болгодог.
Кварцын болор резонаторууд: Эдгээр нь хэлхээнд цагийн дохио өгдөг "зүрхний цохилт"-ын бүрэлдэхүүн хэсгүүд юм. Тэдгээрийн давтамжийн тогтвортой байдлын шаардлага маш өндөр бөгөөд гадаргуугийн чанар, зузааныг нарийн хянаж байх ёстой; цагаан хайлуулсан хөнгөн цагааны исэл өнгөлгөө нь энэ ажилд төгс тохирно. Соронзон материал, шилэн суурь болон бусад материалууд нь мөн шаардлагатайцагаан хайлсан хөнгөнцагаанэцсийн гөлгөр, гялгар өнгөлгөөг авахын тулд боловсруулалтын явцад.
III. Яагаад цагаан хайлуулсан хөнгөн цагаан исэл гэж? – Өвөрмөц давуу талуудын хураангуй
Өнгөрсөн үеийг эргэн харахад олон зүлгүүрийн материалын дундаас электроникийн үйлдвэрлэл яагаад цагаан хайлуулсан хөнгөн цагаан ислийг илүүд үздэг вэ?
Хянах боломжтой нарийвчлал: Түүний хэсгүүдийг маш нарийн, жигд (микрометрийн түвшинд хүртэл) тогтмол хэлбэртэй болгож болно. Энэ нь урьдчилан таамаглах боломжтой, жигд өнгөлгөөний үр дүнг баталгаажуулж, жигд бус хэмжээтэй хэсгүүдийн гадаргуугийн зурааснаас урьдчилан сэргийлдэг.
Маш бага бохирдол: Өндөр цэвэршилт гэдэг нь өнгөлгөөний явцад маш бага металл хольц үүсгэдэг бөгөөд хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн хатуу цэвэр байдлын шаардлагыг хангадаг гэсэн үг юм.
Үр ашиг ба чанарын тэнцвэр: Энэ нь алмаз шиг “хатуу” бөгөөд үнэтэй биш, зөөлөн зүлгүүр шиг үр ашиггүй биш. Энэ нь хатуулаг, бат бөх чанар, өртгийн хооронд төгс тэнцвэрийг бий болгодог тул өртөг өндөртэй сонголт юм.
Тиймээс дараагийн удаа утсаа аваад түүний жигд ажиллагаа, хүчирхэг функцийг мэдрэхдээ үүнийг төсөөлөөд үз дээ: эдгээр жижиг чипс болон нарийн эд ангиудын дотор тоо томшгүй олон цагаан хайлсан хөнгөн цагааны ислийн бичил хэсгүүдийг хамарсан чимээгүй бөгөөд нарийн "гадаргуугийн хувьсгал" болсон. Хатуулаг, цэвэр ариун байдалтай энэхүү даруухан "хатуулаг гар урчууд" нь электрон ертөнцийн саадгүй урсгалын эцсийн нанометр түвшний саадыг арилгасан юм. Энэ нь хэзээ ч анхаарлын төвд байхгүй байж болох ч энэ нь хөшигний ард зайлшгүй баатар юм. Технологийн дэвшил нь ихэвчлэн эдгээр жижиг нарийн ширийн зүйлсэд нуугдаж, материалын шинжлэх ухааны хамгийн энгийн хэрнээ сэтгэл татам гялалзсан байдлаар гэрэлтдэг.