IC اصل جدید استوک قطعات الکترونیکی پشتیبانی تراشه آی سی خدمات BOM DS90UB953TRHBRQ1

1.چرا سیلیکون برای چیپس؟آیا موادی وجود دارد که بتواند در آینده جایگزین آن شود؟
ماده اولیه چیپس ویفر است که از سیلیکون تشکیل شده است.این تصور غلط وجود دارد که «می توان از شن و ماسه برای تهیه چیپس استفاده کرد» اما اینطور نیست.جزء شیمیایی اصلی ماسه دی اکسید سیلیکون است و جزء شیمیایی اصلی شیشه و ویفر نیز دی اکسید سیلیکون است.با این حال، تفاوت این است که شیشه سیلیکون پلی کریستالی است و حرارت دادن شن و ماسه در دمای بالا سیلیکون پلی کریستالی تولید می کند.از طرف دیگر، ویفرها سیلیکون تک کریستالی هستند و اگر از شن ساخته شده باشند، باید از سیلیکون چند بلوری به سیلیکون تک کریستالی تبدیل شوند.

سیلیکون دقیقا چیست و چرا می توان از آن برای ساخت تراشه استفاده کرد، این موضوع را در این مقاله یکی یکی فاش خواهیم کرد.

اولین چیزی که باید بدانیم این است که ماده سیلیکون یک جهش مستقیم به مرحله تراشه نیست، سیلیکون از ماسه کوارتز از عنصر سیلیکون تصفیه شده است، عدد پروتون عنصر سیلیکون نسبت به عنصر آلومینیوم یک بیشتر، از عنصر فسفر یک عدد کمتر است. ، این نه تنها اساس مادی دستگاه های محاسبات الکترونیکی مدرن است، بلکه افرادی که به دنبال حیات فرازمینی هستند یکی از عناصر اساسی ممکن است.معمولاً هنگامی که سیلیکون خالص و تصفیه می شود (99.999٪)، می توان آن را به ویفرهای سیلیکونی ساخت که سپس به ویفر برش داده می شوند.هرچه ویفر نازک تر باشد، هزینه ساخت تراشه کمتر است، اما نیازهای بیشتری برای فرآیند تراشه وجود دارد.

سه مرحله مهم در تبدیل سیلیکون به ویفر

به طور خاص، تبدیل سیلیکون به ویفر را می توان به سه مرحله تقسیم کرد: پالایش و خالص سازی سیلیکون، رشد سیلیکون تک کریستال، و تشکیل ویفر.

در طبیعت، سیلیکون به طور کلی به شکل سیلیکات یا دی اکسید سیلیکون در ماسه و شن یافت می شود.ماده خام در کوره قوس الکتریکی در دمای 2000 درجه سانتیگراد و در حضور منبع کربن قرار می گیرد و از دمای بالا برای واکنش دی اکسید سیلیکون با کربن (SiO2 + 2C = Si + 2CO) استفاده می شود تا سیلیکون درجه متالورژی به دست آید. خلوص حدود 98٪.با این حال، این خلوص برای تهیه قطعات الکترونیکی کافی نیست، بنابراین باید بیشتر تصفیه شود.سیلیکون با درجه متالورژی خرد شده با کلرید هیدروژن گاز کلر می شود تا سیلان مایع تولید شود، که سپس تقطیر شده و توسط فرآیندی که پلی سیلیکون با خلوص بالا با خلوص 99.99999999999 درصد به عنوان سیلیکون گرید الکترونیکی به دست می آید، تقطیر و از نظر شیمیایی احیا می شود.

بنابراین چگونه می توان سیلیکون مونو کریستال را از سیلیکون چند کریستالی بدست آورد؟متداول ترین روش، روش کشش مستقیم است، که در آن پلی سیلیکون در یک بوته کوارتز قرار داده می شود و با دمای 1400 درجه سانتیگراد در اطراف حرارت داده می شود، که یک مذاب پلی سیلیکون تولید می کند.البته قبل از این کار یک کریستال بذر را در آن فرو کنید و میله کشش کریستال بذر را در جهت مخالف حمل کند در حالی که به آرامی و عمودی آن را از مذاب سیلیکون به سمت بالا می کشد.مذاب سیلیکون پلی کریستالی به ته کریستال بذر می چسبد و در جهت شبکه کریستالی بذری به سمت بالا رشد می کند که پس از بیرون کشیدن و سرد شدن به شکل یک نوار تک کریستالی با جهت شبکه ای مشابه کریستال بذر درونی رشد می کند.در نهایت، ویفرهای تک کریستالی چرخانده می شوند، برش داده می شوند، آسیاب می شوند، پخ می شوند و صیقل می شوند تا ویفرهای بسیار مهم تولید شوند.

بسته به اندازه برش، ویفرهای سیلیکونی را می توان به عنوان 6، 8، 12، و 18 اینچ طبقه بندی کرد.هرچه اندازه ویفر بزرگتر باشد، تراشه های بیشتری را می توان از هر ویفر جدا کرد و هزینه هر تراشه کمتر می شود.
2.سه مرحله مهم در تبدیل سیلیکون به ویفر

به طور خاص، تبدیل سیلیکون به ویفر را می توان به سه مرحله تقسیم کرد: پالایش و خالص سازی سیلیکون، رشد سیلیکون تک کریستال، و تشکیل ویفر.

در طبیعت، سیلیکون به طور کلی به شکل سیلیکات یا دی اکسید سیلیکون در ماسه و شن یافت می شود.ماده خام در کوره قوس الکتریکی در دمای 2000 درجه سانتیگراد و در حضور منبع کربن قرار می گیرد و از دمای بالا برای واکنش دی اکسید سیلیکون با کربن (SiO2 + 2C = Si + 2CO) استفاده می شود تا سیلیکون درجه متالورژی به دست آید. خلوص حدود 98٪.با این حال، این خلوص برای تهیه قطعات الکترونیکی کافی نیست، بنابراین باید بیشتر تصفیه شود.سیلیکون با درجه متالورژی خرد شده با کلرید هیدروژن گاز کلر می شود تا سیلان مایع تولید شود، که سپس تقطیر شده و توسط فرآیندی که پلی سیلیکون با خلوص بالا با خلوص 99.99999999999 درصد به عنوان سیلیکون گرید الکترونیکی به دست می آید، تقطیر و از نظر شیمیایی احیا می شود.

بنابراین چگونه می توان سیلیکون مونو کریستال را از سیلیکون چند کریستالی بدست آورد؟متداول ترین روش، روش کشش مستقیم است، که در آن پلی سیلیکون در یک بوته کوارتز قرار داده می شود و با دمای 1400 درجه سانتیگراد در اطراف حرارت داده می شود، که یک مذاب پلی سیلیکون تولید می کند.البته قبل از این کار یک کریستال بذر را در آن فرو کنید و میله کشش کریستال بذر را در جهت مخالف حمل کند در حالی که به آرامی و عمودی آن را از مذاب سیلیکون به سمت بالا می کشد.مذاب سیلیکون پلی کریستالی به ته کریستال بذر می چسبد و در جهت شبکه کریستالی بذری به سمت بالا رشد می کند که پس از بیرون کشیدن و سرد شدن به شکل یک نوار تک کریستالی با جهت شبکه ای مشابه کریستال بذر درونی رشد می کند.در نهایت، ویفرهای تک کریستالی چرخانده می شوند، برش داده می شوند، آسیاب می شوند، پخ می شوند و صیقل می شوند تا ویفرهای بسیار مهم تولید شوند.

بسته به اندازه برش، ویفرهای سیلیکونی را می توان به عنوان 6، 8، 12، و 18 اینچ طبقه بندی کرد.هرچه اندازه ویفر بزرگتر باشد، تراشه های بیشتری را می توان از هر ویفر جدا کرد و هزینه هر تراشه کمتر می شود.

چرا سیلیکون مناسب ترین ماده برای ساخت چیپس است؟

از نظر تئوری، تمام نیمه هادی ها را می توان به عنوان مواد تراشه ای استفاده کرد، اما دلایل اصلی اینکه سیلیکون مناسب ترین ماده برای ساخت تراشه است به شرح زیر است.

1، با توجه به رتبه بندی محتوای عنصری زمین، به ترتیب: اکسیژن > سیلیکون > آلومینیوم > آهن > کلسیم > سدیم > پتاسیم ...... می توانید ببینید که سیلیکون در رتبه دوم قرار دارد، محتوای آن بسیار زیاد است، که همچنین اجازه می دهد تا تراشه برای داشتن یک منبع تقریباً پایان ناپذیر مواد اولیه.

2، خواص شیمیایی عنصر سیلیکون و خواص مواد بسیار پایدار است، اولین ترانزیستور استفاده از مواد نیمه هادی ژرمانیوم برای ساخت است، اما از آنجایی که دما بیش از 75 درجه سانتیگراد است، هدایت تغییر بزرگی خواهد داشت، پس از معکوس به یک اتصال PN تبدیل می شود. جریان نشتی ژرمانیوم نسبت به سیلیکون، بنابراین انتخاب عنصر سیلیکون به عنوان ماده تراشه مناسب تر است.

3، فن آوری تصفیه عنصر سیلیکون بالغ و کم هزینه است، امروزه تصفیه سیلیکون می تواند به 99.9999999999٪ برسد.

4، ماده سیلیکونی خود غیر سمی و بی ضرر است که یکی از دلایل مهم انتخاب آن به عنوان ماده تولید تراشه ها نیز می باشد.