Абсолютно новий справжній оригінальний запас електронних компонентів IC Chip Support BOM Service DS90UB953TRHBRQ1

1. Чому кремній для мікросхем?Чи є матеріали, які можуть замінити його в майбутньому?
Сировиною для чіпів є пластини, які складаються з кремнію.Існує помилкова думка, що «з піску можна робити чіпси», але це не так.Основним хімічним компонентом піску є діоксид кремнію, а основним хімічним компонентом скла та пластин також є діоксид кремнію.Однак різниця полягає в тому, що скло є полікристалічним кремнієм, а нагрівання піску при високих температурах дає полікристалічний кремній.Пластини, з іншого боку, являють собою монокристалічний кремній, і якщо вони зроблені з піску, їх необхідно додатково перетворити з полікристалічного кремнію в монокристалічний кремній.

Що таке кремній і чому його можна використовувати для виготовлення чіпів, ми розкриємо це в цій статті по черзі.

Перше, що нам потрібно зрозуміти, це те, що кремнієвий матеріал не є прямим переходом до кроку чіпа, кремній очищається з кварцового піску з елемента кремнію, число протонів елемента кремнію більше, ніж елемента алюміній, ніж елемента фосфору, на один менше. , це не лише матеріальна основа сучасних електронних обчислювальних пристроїв, але й один із основних можливих елементів для людей, які шукають позаземне життя.Зазвичай, коли кремній очищається та рафінується (99,999%), з нього можна виготовляти кремнієві пластини, які потім нарізають на пластини.Чим тонша пластина, тим нижча вартість виготовлення мікросхеми, але тим вищі вимоги до процесу виготовлення мікросхеми.

Три важливі кроки для перетворення кремнію на пластини

Зокрема, перетворення кремнію на пластини можна розділити на три етапи: рафінування та очищення кремнію, вирощування монокристалів кремнію та формування пластин.

У природі кремній зазвичай зустрічається у формі силікату або діоксиду кремнію в піску та гравію.Сировина поміщається в електродугову піч при 2000°C і в присутності джерела вуглецю, і висока температура використовується для взаємодії діоксиду кремнію з вуглецем (SiO2 + 2C = Si + 2CO) для отримання металургійного кремнію ( чистота близько 98%).Однак цієї чистоти недостатньо для виготовлення електронних компонентів, тому її потрібно додатково очищати.Подрібнений металургійний кремній хлорується газоподібним хлористим воднем для отримання рідкого силану, який потім дистилюється та хімічно відновлюється за допомогою процесу, який дає полікремній високої чистоти з чистотою 99,9999999999% як електронний кремній.

Отже, як ви отримуєте монокристалічний кремній з полікристалічного кремнію?Найпоширенішим методом є метод прямого витягування, коли полікремній поміщають у кварцовий тигель і нагрівають при температурі 1400°C, що підтримується на периферії, утворюючи розплав полікремнію.Звичайно, цьому передує занурення затравкового кристала в нього, а тяговий стрижень переносить затравковий кристал у протилежному напрямку, повільно і вертикально витягуючи його вгору з кремнієвого розплаву.Розплав полікристалічного кремнію прилипає до нижньої частини затравкового кристала та росте вгору в напрямку кристалічної решітки затравки, яка після витягування та охолодження перетворюється на однокристалічний брусок з такою ж орієнтацією решітки, що й внутрішній затравковий кристал.Нарешті, монокристалічні пластини обвалюють, ріжуть, шліфують, знімають фаски та полірують для отримання найважливіших пластин.

Залежно від розміру нарізки кремнієві пластини можна класифікувати як 6", 8", 12" і 18".Чим більший розмір пластини, тим більше чіпсів можна вирізати з кожної пластини, і тим нижча вартість чіпа.
2. Три важливі етапи перетворення кремнію на пластини

Зокрема, перетворення кремнію на пластини можна розділити на три етапи: рафінування та очищення кремнію, вирощування монокристалів кремнію та формування пластин.

У природі кремній зазвичай зустрічається у формі силікату або діоксиду кремнію в піску та гравію.Сировина поміщається в електродугову піч при 2000°C і в присутності джерела вуглецю, і висока температура використовується для взаємодії діоксиду кремнію з вуглецем (SiO2 + 2C = Si + 2CO) для отримання металургійного кремнію ( чистота близько 98%).Однак цієї чистоти недостатньо для виготовлення електронних компонентів, тому її потрібно додатково очищати.Подрібнений металургійний кремній хлорується газоподібним хлористим воднем для отримання рідкого силану, який потім дистилюється та хімічно відновлюється за допомогою процесу, який дає полікремній високої чистоти з чистотою 99,9999999999% як електронний кремній.

Отже, як ви отримуєте монокристалічний кремній з полікристалічного кремнію?Найпоширенішим методом є метод прямого витягування, коли полікремній поміщають у кварцовий тигель і нагрівають при температурі 1400°C, що підтримується на периферії, утворюючи розплав полікремнію.Звичайно, цьому передує занурення затравкового кристала в нього, а тяговий стрижень переносить затравковий кристал у протилежному напрямку, повільно і вертикально витягуючи його вгору з кремнієвого розплаву.Розплав полікристалічного кремнію прилипає до нижньої частини затравкового кристала та росте вгору в напрямку кристалічної решітки затравки, яка після витягування та охолодження перетворюється на однокристалічний брусок з такою ж орієнтацією решітки, що й внутрішній затравковий кристал.Нарешті, монокристалічні пластини обвалюють, ріжуть, шліфують, знімають фаски та полірують для отримання найважливіших пластин.

Залежно від розміру нарізки кремнієві пластини можна класифікувати як 6", 8", 12" і 18".Чим більший розмір пластини, тим більше чіпсів можна вирізати з кожної пластини, і тим нижча вартість чіпа.

Чому кремній є найбільш підходящим матеріалом для виготовлення мікросхем?

Теоретично всі напівпровідники можна використовувати як матеріали для мікросхем, але основні причини, чому кремній є найбільш підходящим матеріалом для виготовлення мікросхем, полягають у наступному.

1, відповідно до рейтингу вмісту елементів у землі, у порядку: кисень > кремній > алюміній > залізо > кальцій > натрій > калій ...... бачите, що кремній займає друге місце, вміст величезний, що також дозволяє чіп мати майже невичерпний запас сировини.

2, хімічні властивості елемента кремнію та властивості матеріалу є дуже стабільними, найраніший транзистор - це використання напівпровідникових матеріалів германію, але оскільки температура перевищує 75 ℃, провідність буде значною зміною, після зворотного перетворення в PN-перехід. струм витоку германію, ніж кремнію, тому вибір кремнієвого елемента як матеріалу чіпа є більш доцільним;

3, технологія очищення кремнієвих елементів є зрілою та низькою вартістю, сьогодні очищення кремнію може досягати 99,9999999999%.

4, кремнієвий матеріал сам по собі нетоксичний і нешкідливий, що також є однією з важливих причин, чому його вибирають як виробничий матеріал для мікросхем.