氩气也是一种稳定的惰性气体,不容易与其他物质发生化学反应。与氦气类似,氩气主要作为传热介质使用,但由于其较大的原子尺寸,其热传导性质略有不同。在晶圆退火工艺中,对于不同的芯片产品,所选用的退火氛围也是不同的,以实现不同的功能。不同的退火气体可产生不同的化学或物理效应,从而影响到晶体结构、电性能等。在大多数的退火过程中,我们通常不希望气体与晶圆材料发生任何化学反应。在这种情况下,我们通常会选择化学稳定的气体。但在某些特定的退火工艺中,我们又希望气体与晶圆材料产生某种特定的化学反应,以形成所需的结构。通常将掺杂源与运载气体(如氩气和氮气)在源柜中混合,混合后气流连续注入扩散炉内并环绕晶片四周,在晶片表面沉积上掺杂剂,进而与硅反应生成掺杂金属而徙动进入硅。在退火中,它可以确保晶圆均匀加热。
工业上使用蒸馏法制作氩气的原理是利用氩气、氮气和氧气等气体在液态下的溶解度不同,将液态空气进行多次压缩和液化,再经过精馏、蒸发等过程,最终得到高纯度的氩气。工艺流程包括空气的液化、精馏、蒸发等步骤。空气经过压缩后进入液化器,经过冷却和加压液化,再经过精馏分离出氮气和氧气,最后通过蒸发器蒸发得到高纯度的氩气。在工业上,使用蒸馏法制作氩气的设备包括压缩机、冷凝器、精馏塔、蒸发器等。压缩机用于压缩空气,冷凝器用于将压缩后的空气液化,精馏塔用于分离氮气和氧气,蒸发器用于将氩气蒸发成气态。
为了提高氩气的提取效率和纯度,需要控制好原料空气的质量、压缩机的性能、冷凝器的设计、精馏和蒸发工艺的控制、设备的维护和清洁以及操作工人的技能水平等因素。用于制作氩气的原料空气的纯度越高,其中含有的杂质气体就越少,从而可以得到更高纯度的氩气。压缩机的性能决定了空气压缩的程度和效率,从而影响了液态空气的量和温度,进而影响氩气的提取效率和质量。冷凝器的设计直接影响到液态空气的温度和液化效率,从而影响氩气的提取效率和纯度。精馏和蒸发是氩气提取的关键步骤,温度、压力等工艺参数的控制直接影响到氩气的纯度和提取效率。设备的维护和清洁程度也会影响氩气的提取效率和纯度,定期清洗和维护设备可以确保其正常运行,并延长设备的使用寿命。操作工人的技能水平和经验也会影响到氩气的提取效率和纯度,他们需要经过培训并掌握相关的操作技能。
以下三篇论文研究了通过控制和改变原料空气的质量、压缩机的性能、冷凝器的设计、精馏和蒸发工艺的控制来提高氩气的提取效率和纯度的方法。这些论文都提供了实验结果和数据来支持他们的观点,并讨论了不同方法对提高氩气提取效率和纯度的影响。
《影响氩提取率的因素及提高氩提取率的途径》(李波等,2007)。该论文分析了影响氩提取率的因素,包括原料空气的组成、精馏塔的操作条件和设备性能等。提出了通过优化精馏塔的操作参数、改进冷凝器的设计以及控制原料空气的质量等方法来提高氩气的提取效率。
《空分设备中氩提取率的影响因素及提高途径》(王丽丽等,2010)。该论文研究了空分设备中氩气提取率的影响因素,包括原料空气的流量、压力和温度等。提出了通过优化空分设备的操作参数、改进精馏塔的设计以及采用先进的控制策略等方法来提高氩气的提取效率。
《提高氩气提取率的方法研究》(杨建平等,2013)探讨了提高氩气提取率的方法,包括优化精馏塔的操作条件、改进冷凝器的设计以及控制原料空气的质量等。通过实验研究验证了这些方法的有效性,并提出了进一步提高氩气提取率的建议。