Helt ny äkta original IC-lager Elektroniska komponenter Ic Chip Support BOM Service DS90UB953TRHBRQ1

1. Varför kisel för chips?Finns det material som kan ersätta det i framtiden?
Råvaran för chips är wafers, som är sammansatta av kisel.Det finns en missuppfattning att "sand kan användas för att göra chips", men så är inte fallet.Den huvudsakliga kemiska komponenten i sand är kiseldioxid, och den huvudsakliga kemiska komponenten i glas och wafers är också kiseldioxid.Skillnaden är dock att glas är polykristallint kisel, och uppvärmning av sand vid höga temperaturer ger polykristallint kisel.Wafers, å andra sidan, är monokristallint kisel, och om de är gjorda av sanden måste de omvandlas ytterligare från polykristallint kisel till monokristallint kisel.

Vad exakt är kisel och varför kan det användas för att göra chips, det kommer vi att avslöja i den här artikeln en efter en.

Det första vi behöver förstå är att kiselmaterial inte är ett direkt hopp till chipsteget, kisel raffineras från kvartssand ur grundämnet kisel, kiselelementets protonnummer än grundämnet aluminium en mer, än grundämnet fosfor en mindre , det är inte bara den materiella grunden för moderna elektroniska datorer utan också människor som letar efter utomjordiskt liv en av de grundläggande möjliga elementen.Vanligtvis, när kisel renas och raffineras (99,999%), kan det tillverkas till kiselwafers, som sedan skivas till wafers.Ju tunnare wafer, desto lägre kostnad för tillverkning av chipet, men desto högre krav på chipprocessen.

Tre viktiga steg för att förvandla kisel till wafers

Specifikt kan omvandlingen av kisel till wafers delas in i tre steg: kiselraffinering och rening, enkristallkiseltillväxt och waferformning.

I naturen finns kisel i allmänhet i form av silikat eller kiseldioxid i sand och grus.Råmaterialet placeras i en elektrisk ljusbågsugn vid 2000°C och i närvaro av en kolkälla, och den höga temperaturen används för att reagera kiseldioxid med kol (SiO2 + 2C = Si + 2CO) för att erhålla kisel av metallurgisk kvalitet ( renhet runt 98 %).Denna renhet är dock inte tillräcklig för framställning av elektroniska komponenter, så den måste renas ytterligare.Det krossade kislet av metallurgisk kvalitet kloreras med gasformig väteklorid för att producera flytande silan, som sedan destilleras och reduceras kemiskt genom en process som ger högrent polykisel med en renhet på 99,9999999999 % som kisel av elektronisk kvalitet.

Så hur får man monokristallint kisel från polykristallint kisel?Den vanligaste metoden är direktdragningsmetoden, där polykisel placeras i en kvartsdegel och värms upp med en temperatur på 1400°C som hålls i periferin, vilket ger en polykiselsmälta.Naturligtvis föregås detta av att en frökristall doppas i den och att dragstången bär frökristallen i motsatt riktning samtidigt som den långsamt och vertikalt dras uppåt från kiselsmältan.Den polykristallina kiselsmältan fastnar på botten av frökristallen och växer uppåt i riktning mot frökristallgittret, som efter att ha dragits ut och kylts växer till en enkristallstav med samma gitterorientering som den inre frökristallen.Slutligen tumlas, skärs, slipas, avfasas och poleras enkristallskivorna för att producera de allra viktigaste skivorna.

Beroende på skärstorleken kan kiselwafers klassificeras som 6", 8", 12" och 18".Ju större skivan är, desto fler marker kan skäras ut ur varje wafer, och desto lägre blir kostnaden per chip.
2. Tre viktiga steg i omvandlingen av kisel till wafers

Specifikt kan omvandlingen av kisel till wafers delas in i tre steg: kiselraffinering och rening, enkristallkiseltillväxt och waferformning.

I naturen finns kisel i allmänhet i form av silikat eller kiseldioxid i sand och grus.Råmaterialet placeras i en elektrisk ljusbågsugn vid 2000°C och i närvaro av en kolkälla, och den höga temperaturen används för att reagera kiseldioxid med kol (SiO2 + 2C = Si + 2CO) för att erhålla kisel av metallurgisk kvalitet ( renhet ca 98 %).Denna renhet är dock inte tillräcklig för framställning av elektroniska komponenter, så den måste renas ytterligare.Det krossade kislet av metallurgisk kvalitet kloreras med gasformig väteklorid för att producera flytande silan, som sedan destilleras och reduceras kemiskt genom en process som ger högrent polykisel med en renhet på 99,9999999999 % som kisel av elektronisk kvalitet.

Så hur får man monokristallint kisel från polykristallint kisel?Den vanligaste metoden är direktdragningsmetoden, där polykisel placeras i en kvartsdegel och värms upp med en temperatur på 1400°C som hålls i periferin, vilket ger en polykiselsmälta.Naturligtvis föregås detta av att en frökristall doppas i den och att dragstången bär frökristallen i motsatt riktning samtidigt som den långsamt och vertikalt dras uppåt från kiselsmältan.Den polykristallina kiselsmältan fastnar på botten av frökristallen och växer uppåt i riktning mot frökristallgittret, som efter att ha dragits ut och kylts växer till en enkristallstav med samma gitterorientering som den inre frökristallen.Slutligen tumlas, skärs, slipas, avfasas och poleras enkristallskivorna för att producera de allra viktigaste skivorna.

Beroende på skärstorleken kan kiselwafers klassificeras som 6", 8", 12" och 18".Ju större skivan är, desto fler marker kan skäras ut ur varje wafer, och desto lägre blir kostnaden per chip.

Varför är kisel det mest lämpliga materialet för att tillverka chips?

Teoretiskt kan alla halvledare användas som spånmaterial, men de främsta anledningarna till att kisel är det lämpligaste materialet för att tillverka spån är följande.

1, enligt rankningen av jordens elementära innehåll, i ordning: syre > kisel > aluminium > järn > kalcium > natrium > kalium ...... kan se att kisel rankas tvåa, innehållet är enormt, vilket också tillåter chip för att ha en nästan outtömlig tillgång på råvaror.

2, kiselelementets kemiska egenskaper och materialegenskaper är mycket stabila, den tidigaste transistorn är användningen av halvledarmaterial germanium att göra, men eftersom temperaturen överstiger 75 ℃, kommer ledningsförmågan att vara en stor förändring, som görs till en PN-övergång efter det omvända läckström av germanium än kisel, så valet av kiselelement som chipmaterial är mer lämpligt;

3, kiselelementreningstekniken är mogen och låg kostnad, nuförtiden kan reningen av kisel nå 99,9999999999%.

4, kiselmaterialet i sig är giftfritt och ofarligt, vilket också är en av de viktiga anledningarna till att det väljs som tillverkningsmaterial för chips.