Жаңа түпнұсқалық IC қоры Электрондық компоненттер Ic чипін қолдау BOM қызметі DS90UB953TRHBRQ1

1. Неліктен чиптерге арналған кремний?Болашақта оны алмастыратын материалдар бар ма?
Чипсылардың шикізаты кремнийден тұратын пластиналар болып табылады.«Құмнан чипсы жасауға болады» деген қате түсінік бар, бірақ олай емес.Құмның негізгі химиялық құрамдас бөлігі кремний диоксиді, ал шыны мен пластинаның негізгі химиялық құрамдас бөлігі де кремний диоксиді болып табылады.Бірақ айырмашылығы, шыны поликристалды кремний, ал құмды жоғары температурада қыздырғанда поликристалды кремний алынады.Вафлилер, керісінше, монокристалды кремний болып табылады және олар құмнан жасалған болса, оларды поликристалды кремнийден монокристалды кремнийге айналдыру керек.

Кремний дегеніміз не және оны неліктен чиптер жасау үшін пайдалануға болады, біз мұны осы мақалада бір-бірлеп ашамыз.

Біз түсінуіміз керек бірінші нәрсе - кремний материалы чип сатысына тікелей секіру емес, кремний кремний элементінен кварц құмынан тазартылған, кремний элементінің протон саны алюминий элементінен бір артық, фосфор элементінен бір аз. , бұл қазіргі заманғы электронды есептеуіш құрылғылардың материалдық негізі ғана емес, сонымен қатар жерден тыс өмірді іздейтін адамдар негізгі мүмкін элементтердің бірі.Әдетте, кремний тазартылған және тазартылған кезде (99,999%) оны кремний пластинкаларына айналдыруға болады, содан кейін олар пластинкаларға кесіледі.Вафли неғұрлым жұқа болса, чипті дайындау құны соғұрлым төмен болады, бірақ чип процесіне қойылатын талаптар соғұрлым жоғары болады.

Кремнийді пластинаға айналдырудың үш маңызды қадамы

Нақтырақ айтқанда, кремнийді пластинаға айналдыруды үш кезеңге бөлуге болады: кремнийді тазарту және тазарту, кремнийдің монокристалды өсуі және вафлиді қалыптастыру.

Табиғатта кремний әдетте құм мен қиыршық тастарда силикат немесе кремний диоксиді түрінде кездеседі.Шикізатты 2000°С температурада және көміртегі көзінің қатысуымен электр доғалы пешіне салады, ал жоғары температура кремний диоксидін көміртегімен әрекеттестіру үшін (SiO2 + 2C = Si + 2CO) металлургиялық сортты кремнийді алу үшін қолданылады ( тазалығы шамамен 98%.Дегенмен, бұл тазалық электронды компоненттерді дайындау үшін жеткіліксіз, сондықтан оны одан әрі тазарту керек.Ұсақталған металлургиялық сортты кремний сұйық силан алу үшін газ тәріздес хлорлы сутегімен хлорланады, содан кейін дистилденеді және электронды сұрыпты кремний ретінде тазалығы 99,999999999% жоғары тазалықтағы полисилицийді беретін процесс арқылы химиялық редукцияланады.

Сонымен, поликристалды кремнийден монокристалды кремнийді қалай алуға болады?Ең кең тараған әдіс – тікелей тарту әдісі, мұнда полисилликонды кварц тигельіне салып, периферияда ұсталатын 1400°С температурада қыздырып, полисилиций балқымасын шығарады.Әрине, мұның алдында тұқымдық кристалды оған батыру және тарту таяқшасы тұқымдық кристалды кремний балқымасынан баяу және тігінен жоғары қарай тартып, қарама-қарсы бағытта апарады.Поликристалды кремний балқымасы тұқымдық кристалдың түбіне жабысып, тұқымдық кристалдық тордың бағытымен жоғары қарай өседі, ол жұлып, суытылғаннан кейін ішкі тұқымдық кристал сияқты тор бағытымен бір кристалды жолаққа айналады.Соңында, бір кристалды пластиналар ең маңызды вафлилерді шығару үшін итеріледі, кесіледі, ұнтақталып, кесіледі және жылтыратылады.

Кесу өлшеміне байланысты кремний пластиналар 6", 8", 12" және 18" болып жіктелуі мүмкін.Вафлидің өлшемі неғұрлым үлкен болса, соғұрлым әр вафлиден көп чиптерді кесуге болады және бір чиптің құны соғұрлым төмен болады.
2. Кремнийді пластинаға айналдырудағы үш маңызды қадам

Нақтырақ айтқанда, кремнийді пластинаға айналдыруды үш кезеңге бөлуге болады: кремнийді тазарту және тазарту, кремнийдің монокристалды өсуі және вафлиді қалыптастыру.

Табиғатта кремний әдетте құм мен қиыршық тастарда силикат немесе кремний диоксиді түрінде кездеседі.Шикізатты 2000°С температурада және көміртегі көзінің қатысуымен электр доғалы пешіне салады, ал жоғары температура кремний диоксидін көміртегімен әрекеттестіру үшін (SiO2 + 2C = Si + 2CO) металлургиялық сортты кремнийді алу үшін қолданылады ( тазалығы шамамен 98%).Дегенмен, бұл тазалық электронды компоненттерді дайындау үшін жеткіліксіз, сондықтан оны одан әрі тазарту керек.Ұсақталған металлургиялық сортты кремний сұйық силан алу үшін газ тәріздес хлорлы сутегімен хлорланады, содан кейін дистилденеді және электронды сұрыпты кремний ретінде тазалығы 99,999999999% жоғары тазалықтағы полисилицийді беретін процесс арқылы химиялық редукцияланады.

Сонымен, поликристалды кремнийден монокристалды кремнийді қалай алуға болады?Ең кең тараған әдіс – тікелей тарту әдісі, мұнда полисилликонды кварц тигельіне салып, периферияда ұсталатын 1400°С температурада қыздырып, полисилиций балқымасын шығарады.Әрине, мұның алдында тұқымдық кристалды оған батыру және тарту таяқшасы тұқымдық кристалды кремний балқымасынан баяу және тігінен жоғары қарай тартып, қарама-қарсы бағытта апарады.Поликристалды кремний балқымасы тұқымдық кристалдың түбіне жабысып, тұқымдық кристалдық тордың бағытымен жоғары қарай өседі, ол жұлып, суытылғаннан кейін ішкі тұқымдық кристал сияқты тор бағытымен бір кристалды жолаққа айналады.Соңында, бір кристалды пластиналар ең маңызды вафлилерді шығару үшін итеріледі, кесіледі, ұнтақталып, кесіледі және жылтыратылады.

Кесу өлшеміне байланысты кремний пластиналар 6", 8", 12" және 18" болып жіктелуі мүмкін.Вафлидің өлшемі неғұрлым үлкен болса, соғұрлым әр вафлиден көп чиптерді кесуге болады және бір чиптің құны соғұрлым төмен болады.

Неліктен кремний чиптерді жасау үшін ең қолайлы материал?

Теориялық тұрғыдан алғанда, барлық жартылай өткізгіштерді чип материалдары ретінде пайдалануға болады, бірақ кремнийдің чиптерді жасау үшін ең қолайлы материал болуының негізгі себептері төмендегідей.

1, жердің элементтік құрамының рейтингісіне сәйкес, ретімен: оттегі > кремний > алюминий > темір > кальций > натрий > калий ...... кремний екінші орында тұрғанын көруге болады, мазмұны өте үлкен, бұл да мүмкіндік береді чиптің дерлік таусылмайтын шикізат қоры болуы.

2, кремний элементінің химиялық қасиеттері мен материалдың қасиеттері өте тұрақты, ең ерте транзистор жасау үшін жартылай өткізгіш материалдардан германийді пайдалану болып табылады, бірақ температура 75 ℃-тан асатындықтан, өткізгіштік кері әсерден кейін PN өткеліне айналдырылған үлкен өзгеріс болады. кремнийге қарағанда германийдің ағып кету тогы, сондықтан чип материалы ретінде кремний элементін таңдау неғұрлым орынды;

3, кремний элементін тазарту технологиясы жетілген және құны төмен, қазіргі уақытта кремнийді тазарту 99,9999999999% жетуі мүмкін.

4, кремний материалының өзі улы емес және зиянсыз, бұл сонымен қатар оның чиптер үшін өндірістік материал ретінде таңдалуының маңызды себептерінің бірі болып табылады.