Splitter nye, originale IC-lager Elektroniske komponenter Ic Chip Support BOM Service DS90UB953TRHBRQ1

1. Hvorfor silisium for chips?Finnes det materialer som kan erstatte det i fremtiden?
Råstoffet for chips er wafere, som er sammensatt av silisium.Det er en misforståelse at "sand kan brukes til å lage chips", men dette er ikke tilfelle.Den viktigste kjemiske komponenten i sand er silisiumdioksid, og den viktigste kjemiske komponenten i glass og wafere er også silisiumdioksid.Forskjellen er imidlertid at glass er polykrystallinsk silisium, og oppvarming av sand ved høye temperaturer gir polykrystallinsk silisium.Wafere, på den annen side, er monokrystallinsk silisium, og hvis de er laget av sanden må de transformeres videre fra polykrystallinsk silisium til monokrystallinsk silisium.

Hva er silisium og hvorfor kan det brukes til å lage chips, vi vil avsløre dette i denne artikkelen en etter en.

Det første vi trenger å forstå er at silisiummateriale ikke er et direkte hopp til brikketrinnet, silisium er raffinert fra kvartssand ut av grunnstoffet silisium, silisiumelement protonnummer enn grunnstoffet aluminium en mer, enn grunnstoffet fosfor en mindre , det er ikke bare det materielle grunnlaget for moderne elektroniske dataenheter, men også folk som leter etter utenomjordisk liv, et av de grunnleggende mulige elementene.Vanligvis, når silisium er renset og raffinert (99,999%), kan det produseres til silisiumskiver, som deretter skives i skiver.Jo tynnere waferen er, desto lavere er produksjonskostnaden for brikken, men desto høyere er kravene til brikkeprosessen.

Tre viktige trinn for å gjøre silisium til wafere

Nærmere bestemt kan transformasjonen av silisium til wafere deles inn i tre trinn: silisiumraffinering og rensing, enkeltkrystall silisiumvekst og waferdannelse.

I naturen finnes silisium generelt i form av silikat eller silisiumdioksid i sand og grus.Råmaterialet plasseres i en elektrisk lysbueovn ved 2000°C og i nærvær av en karbonkilde, og den høye temperaturen brukes til å reagere silisiumdioksyd med karbon (SiO2 + 2C = Si + 2CO) for å oppnå silisium av metallurgisk kvalitet ( renhet rundt 98 %).Denne renheten er imidlertid ikke tilstrekkelig for fremstilling av elektroniske komponenter, så den må renses ytterligere.Det knuste silisiumet av metallurgisk kvalitet kloreres med gassformig hydrogenklorid for å produsere flytende silan, som deretter destilleres og reduseres kjemisk ved en prosess som gir høyrent polysilisium med en renhet på 99,9999999999 % som silisium av elektronisk kvalitet.

Så hvordan får du monokrystallinsk silisium fra polykrystallinsk silisium?Den vanligste metoden er den direkte trekkemetoden, hvor polysilisium plasseres i en kvartsdigel og varmes opp med en temperatur på 1400°C holdt i periferien, noe som gir en polysilisiumsmelte.Selvfølgelig innledes dette ved å dyppe en frøkrystall inn i den og la trekkestangen bære frøkrystallen i motsatt retning mens den sakte og vertikalt trekkes oppover fra silisiumsmelten.Den polykrystallinske silisiumsmelten fester seg til bunnen av frøkrystallen og vokser oppover i retning av frøkrystallgitteret, som etter å ha blitt trukket ut og avkjølt vokser til en enkelt krystallstang med samme gitterorientering som den indre frøkrystallen.Til slutt blir enkeltkrystallskivene tumlet, kuttet, slipt, avfaset og polert for å produsere de aller viktigste skivene.

Avhengig av kuttstørrelsen kan silisiumskiver klassifiseres som 6", 8", 12", og 18".Jo større størrelsen på waferen er, jo flere chips kan kuttes ut av hver wafer, og jo lavere kostnad per brikke.
2. Tre viktige trinn i transformasjonen av silisium til wafere

Nærmere bestemt kan transformasjonen av silisium til wafere deles inn i tre trinn: silisiumraffinering og rensing, enkeltkrystall silisiumvekst og waferdannelse.

I naturen finnes silisium generelt i form av silikat eller silisiumdioksid i sand og grus.Råmaterialet plasseres i en elektrisk lysbueovn ved 2000°C og i nærvær av en karbonkilde, og den høye temperaturen brukes til å reagere silisiumdioksyd med karbon (SiO2 + 2C = Si + 2CO) for å oppnå silisium av metallurgisk kvalitet ( renhet ca. 98 %).Denne renheten er imidlertid ikke tilstrekkelig for fremstilling av elektroniske komponenter, så den må renses ytterligere.Det knuste silisiumet av metallurgisk kvalitet kloreres med gassformig hydrogenklorid for å produsere flytende silan, som deretter destilleres og reduseres kjemisk ved en prosess som gir høyrent polysilisium med en renhet på 99,9999999999 % som silisium av elektronisk kvalitet.

Så hvordan får du monokrystallinsk silisium fra polykrystallinsk silisium?Den vanligste metoden er den direkte trekkemetoden, hvor polysilisium plasseres i en kvartsdigel og varmes opp med en temperatur på 1400°C holdt i periferien, noe som gir en polysilisiumsmelte.Selvfølgelig innledes dette ved å dyppe en frøkrystall inn i den og la trekkestangen bære frøkrystallen i motsatt retning mens den sakte og vertikalt trekkes oppover fra silisiumsmelten.Den polykrystallinske silisiumsmelten fester seg til bunnen av frøkrystallen og vokser oppover i retning av frøkrystallgitteret, som etter å ha blitt trukket ut og avkjølt vokser til en enkelt krystallstang med samme gitterorientering som den indre frøkrystallen.Til slutt blir enkeltkrystallskivene tumlet, kuttet, slipt, avfaset og polert for å produsere de aller viktigste skivene.

Avhengig av kuttstørrelsen kan silisiumskiver klassifiseres som 6", 8", 12", og 18".Jo større størrelsen på waferen er, jo flere chips kan kuttes ut av hver wafer, og jo lavere kostnad per brikke.

Hvorfor er silisium det mest egnede materialet for å lage chips?

Teoretisk sett kan alle halvledere brukes som brikkematerialer, men hovedgrunnene til at silisium er det mest egnede materialet for å lage brikker er som følger.

1, i henhold til rangeringen av jordens elementære innhold, i rekkefølge: oksygen > silisium > aluminium > jern > kalsium > natrium > kalium ...... kan se at silisium rangert på andreplass, innholdet er enormt, noe som også gjør at chip for å ha en nesten uuttømmelig tilgang på råvarer.

2, silisium element kjemiske egenskaper og materialegenskaper er veldig stabile, den tidligste transistoren er bruken av halvledermaterialer germanium å lage, men fordi temperaturen overstiger 75 ℃, vil ledningsevnen være en stor endring, gjort til et PN-kryss etter det motsatte lekkasjestrøm av germanium enn silisium, så valget av silisiumelement som brikkemateriale er mer passende;

3, silisium element rensing teknologi er moden, og lav pris, i dag kan rensing av silisium nå 99,9999999999%.

4, silisiummateriale i seg selv er ikke-giftig og ufarlig, noe som også er en av de viktige grunnene til at det er valgt som produksjonsmateriale for chips.