Splinterny ægte original IC lager Elektroniske komponenter Ic Chip Support BOM Service DS90UB953TRHBRQ1

1. Hvorfor silicium til chips?Er der materialer, der kan erstatte det i fremtiden?
Råmaterialet til chips er wafers, som er sammensat af silicium.Der er en misforståelse om, at "sand kan bruges til at lave chips", men det er ikke tilfældet.Den vigtigste kemiske bestanddel af sand er siliciumdioxid, og den vigtigste kemiske bestanddel af glas og wafers er også siliciumdioxid.Forskellen er dog, at glas er polykrystallinsk silicium, og opvarmning af sand ved høje temperaturer giver polykrystallinsk silicium.Wafers er på den anden side monokrystallinsk silicium, og hvis de er lavet af sandet, skal de omdannes yderligere fra polykrystallinsk silicium til monokrystallinsk silicium.

Hvad er silicium præcist, og hvorfor kan det bruges til at lave chips, det vil vi afsløre i denne artikel én efter én.

Den første ting vi skal forstå er, at siliciummateriale ikke er et direkte spring til chiptrinnet, silicium er raffineret fra kvartssand ud af grundstoffet silicium, siliciumelementets protontal end grundstoffet aluminium en mere end grundstoffet fosfor en mindre , det er ikke kun det materielle grundlag for moderne elektroniske computerenheder, men også mennesker, der leder efter udenjordisk liv, et af de grundlæggende mulige elementer.Normalt, når silicium renses og raffineres (99,999%), kan det fremstilles til siliciumwafers, som derefter skæres i skiver.Jo tyndere waferen er, jo lavere er omkostningerne ved at fremstille chippen, men jo højere krav er der til chipprocessen.

Tre vigtige trin i at forvandle silicium til wafers

Specifikt kan omdannelsen af ​​silicium til wafers opdeles i tre trin: siliciumraffinering og -rensning, enkeltkrystal siliciumvækst og waferdannelse.

I naturen findes silicium generelt i form af silikat eller siliciumdioxid i sand og grus.Råmaterialet anbringes i en elektrisk lysbueovn ved 2000°C og i nærværelse af en kulstofkilde, og den høje temperatur bruges til at reagere siliciumdioxid med kulstof (SiO2 + 2C = Si + 2CO) for at opnå silicium af metallurgisk kvalitet ( renhed omkring 98 %).Denne renhed er dog ikke tilstrækkelig til fremstilling af elektroniske komponenter, så den skal renses yderligere.Det knuste silicium af metallurgisk kvalitet kloreres med gasformigt hydrogenchlorid til fremstilling af flydende silan, som derefter destilleres og kemisk reduceres ved en proces, der giver højrent polysilicium med en renhed på 99,9999999999 % som silicium af elektronisk kvalitet.

Så hvordan får du monokrystallinsk silicium fra polykrystallinsk silicium?Den mest almindelige metode er den direkte trækmetode, hvor polysilicium placeres i en kvartsdigel og opvarmes med en temperatur på 1400°C holdt i periferien, hvilket giver en polysiliciumsmelte.Forud for dette sker naturligvis, at der dyppes en frøkrystal ned i den, og at trækkestangen bærer frøkrystallen i den modsatte retning, mens den langsomt og lodret trækkes opad fra siliciumsmelten.Den polykrystallinske siliciumsmelte klæber til bunden af ​​frøkrystallen og vokser opad i retning af frøkrystalgitteret, som efter at være trukket ud og afkølet vokser til en enkelt krystalstang med samme gitterorientering som den indre frøkrystal.Til sidst tumles, skæres, males, affases og poleres enkeltkrystal-waferne for at fremstille de altafgørende wafers.

Afhængigt af snitstørrelsen kan siliciumwafers klassificeres som 6", 8", 12" og 18".Jo større størrelsen af ​​waferen er, jo flere chips kan der skæres ud af hver wafer, og jo lavere er prisen pr.
2. Tre vigtige trin i omdannelsen af ​​silicium til wafers

Specifikt kan omdannelsen af ​​silicium til wafers opdeles i tre trin: siliciumraffinering og -rensning, enkeltkrystal siliciumvækst og waferdannelse.

I naturen findes silicium generelt i form af silikat eller siliciumdioxid i sand og grus.Råmaterialet anbringes i en lysbueovn ved 2000°C og i nærværelse af en kulstofkilde, og den høje temperatur bruges til at reagere siliciumdioxid med kulstof (SiO2 + 2C = Si + 2CO) for at opnå silicium af metallurgisk kvalitet ( renhed omkring 98 %).Denne renhed er dog ikke tilstrækkelig til fremstilling af elektroniske komponenter, så den skal renses yderligere.Det knuste silicium af metallurgisk kvalitet kloreres med gasformigt hydrogenchlorid for at producere flydende silan, som derefter destilleres og kemisk reduceres ved en proces, der giver højrent polysilicium med en renhed på 99,9999999999 % som silicium af elektronisk kvalitet.

Så hvordan får du monokrystallinsk silicium fra polykrystallinsk silicium?Den mest almindelige metode er den direkte trækmetode, hvor polysilicium placeres i en kvartsdigel og opvarmes med en temperatur på 1400°C holdt i periferien, hvilket giver en polysiliciumsmelte.Forud for dette sker naturligvis, at der dyppes en frøkrystal ned i den, og at trækkestangen bærer frøkrystallen i den modsatte retning, mens den langsomt og lodret trækkes opad fra siliciumsmelten.Den polykrystallinske siliciumsmelte klæber til bunden af ​​frøkrystallen og vokser opad i retning af frøkrystalgitteret, som efter at være trukket ud og afkølet vokser til en enkelt krystalstang med samme gitterorientering som den indre frøkrystal.Til sidst tumles, skæres, males, affases og poleres enkeltkrystal-waferne for at fremstille de altafgørende wafers.

Afhængigt af snitstørrelsen kan siliciumwafers klassificeres som 6", 8", 12" og 18".Jo større størrelsen af ​​waferen er, jo flere chips kan der skæres ud af hver wafer, og jo lavere er prisen pr.

Hvorfor er silicium det bedst egnede materiale til fremstilling af chips?

Teoretisk set kan alle halvledere bruges som spånmaterialer, men hovedårsagerne til, at silicium er det bedst egnede materiale til fremstilling af spåner er som følger.

1, ifølge rangeringen af ​​jordens grundstofindhold, i rækkefølge: oxygen > silicium > aluminium > jern > calcium > natrium > kalium ...... kan se, at silicium er nummer to, indholdet er enormt, hvilket også tillader chip til at have en næsten uudtømmelig forsyning af råvarer.

2, silicium element kemiske egenskaber og materialeegenskaber er meget stabile, den tidligste transistor er brugen af ​​halvledermaterialer germanium til at gøre, men fordi temperaturen overstiger 75 ℃, vil ledningsevnen være en stor ændring, lavet til et PN-kryds efter det omvendte lækstrøm af germanium end silicium, så valget af siliciumelement som et chipmateriale er mere passende;

3, silicium element rensning teknologi er moden, og lav pris, i dag kan rensningen af ​​silicium nå 99,9999999999%.

4 er siliciummaterialet i sig selv ugiftigt og harmløst, hvilket også er en af ​​de vigtige grunde til, at det er valgt som fremstillingsmateriale til chips.