Жаңы оригиналдуу IC запасы Электрондук компоненттер Ic чипти колдоо BOM кызматы DS90UB953TRHBRQ1

1.Эмне үчүн чиптер үчүн кремний?Келечекте аны алмаштыра турган материалдар барбы?
Чипсы үчүн чийки зат кремнийден турган вафли болуп саналат.«Кумдан чипсы жасаса болот» деген туура эмес түшүнүк бар, бирок андай эмес.Кумдун негизги химиялык компоненти кремний диоксиди, ал эми айнек менен пластинкалардын негизги химиялык компоненти да кремний диоксиди болуп саналат.Бирок айырмасы, айнек поликристалл кремний, ал эми кумду жогорку температурада ысытканда поликристалл кремний пайда болот.Вафли, экинчи жагынан, монокристаллдуу кремний, жана алар кумдан жасалган болсо, аларды андан ары поликристалл кремнийден монокристалл кремнийге айландыруу керек.

Кремний деген эмне жана аны эмне үчүн чиптерди жасоо үчүн колдонсо болот, биз муну бул макалада бирден ачып беребиз.

Биз түшүнүшүбүз керек болгон биринчи нерсе, кремний материалы чип баскычына түз секирүү эмес, кремний кварц кумунан кремний элементинен тазаланган, кремний элементинин протон саны алюминийден бир көп, фосфор элементинен бир аз. , бул заманбап электрондук эсептөө приборлорунун материалдык негизи гана эмес, ошондой эле Жерден тышкаркы жашоону издеген адамдардын негизги мүмкүн болуучу элементтеринин бири.Адатта, кремний тазаланып, тазаланганда (99,999%), аны кремний пластинкаларына жасап чыгарууга болот, алар андан кийин пластинкаларга кесилет.Вафли канчалык ичке болсо, чипти даярдоонун баасы ошончолук төмөн болот, бирок чип процессине талаптар ошончолук жогору болот.

Кремнийди пластинкага айландыруунун үч маанилүү кадамы

Тактап айтканда, кремнийди пластинкага айландыруу үч баскычка бөлүнөт: кремнийди тазалоо жана тазалоо, кремнийдин монокристаллдык өсүүсү жана пластинка түзүү.

Жаратылышта кремний көбүнчө кумда жана шагылда силикат же кремний диоксиди түрүндө кездешет.Чийки зат 2000°С жана көмүртек булагы болгон жерде электр жаа мешине жайгаштырылат жана жогорку температура кремний диоксиди менен көмүртек (SiO2 + 2C = Si + 2CO) реакциясында металлургиялык класстагы кремнийди алуу үчүн колдонулат ( тазалыгы 98% тегерегинде.Бирок, бул тазалык электрондук компоненттерди даярдоо үчүн жетиштүү эмес, ошондуктан андан ары тазалоо керек.Майдаланган металлургиялык класстагы кремний суюк силанды алуу үчүн газ түрүндөгү суутек хлориди менен хлорланат, андан кийин дистилденет жана электрондук класстагы кремний катары тазалыгы 99,999999999% болгон жогорку тазалыктагы полисилицийди алуу процесси аркылуу химиялык жактан азайтылат.

Ошентип, поликристалл кремнийден монокристалл кремнийди кантип алууга болот?Эң кеңири таралган ыкма – бул түз тартуу ыкмасы, мында полисилиций кварц тигельге салынып, периферияда кармалып турган 1400°С температурада ысытылат, ал полисликон эритмесин пайда кылат.Албетте, мунун алдында урук кристаллынын ичине бир урук кристалын малып, чийме таякча уруктун кристалын карама-каршы багытта алып барат, ошол эле учурда кремний эритмесинен акырын жана вертикалдуу түрдө жогору карай тартат.Поликристаллдуу кремний эритиндиси урук кристаллынын түбүнө жабышып, урук кристалл торунун багытында өйдө карай өсөт, ал сууруп чыгып, муздатылгандан кийин ички урук кристаллындай тордун багыты менен бир кристалл тилкеге ​​айланат.Акыр-аягы, бир кристалл пластинкалары эң маанилүү пластиналарды чыгаруу үчүн кулатылып, кесилип, майдаланып, кесилип, жылмаланат.

Кесилген өлчөмүнө жараша кремний пластиналар 6", 8", 12" жана 18" болуп бөлүнөт.Вафли канчалык чоң болсо, ар бир вафлиден ошончолук көп чиптерди кесип алууга болот жана бир чиптин баасы ошончолук төмөн болот.
2.Кремнийди пластинкага айландыруудагы үч маанилүү кадам

Тактап айтканда, кремнийди пластинкага айландыруу үч баскычка бөлүнөт: кремнийди тазалоо жана тазалоо, кремнийдин монокристаллдык өсүүсү жана пластинка түзүү.

Жаратылышта кремний көбүнчө кумда жана шагылда силикат же кремний диоксиди түрүндө кездешет.Чийки зат 2000°С жана көмүртек булагы болгон жерде электр жаа мешине жайгаштырылат жана жогорку температура кремний диоксиди менен көмүртек (SiO2 + 2C = Si + 2CO) реакциясында металлургиялык класстагы кремнийди алуу үчүн колдонулат ( тазалыгы 98% га жакын.Бирок, бул тазалык электрондук компоненттерди даярдоо үчүн жетиштүү эмес, ошондуктан андан ары тазалоо керек.Майдаланган металлургиялык класстагы кремний суюк силанды алуу үчүн газ түрүндөгү суутек хлориди менен хлорланат, андан кийин дистилденет жана электрондук класстагы кремний катары тазалыгы 99,999999999% болгон жогорку тазалыктагы полисилицийди алуу процесси аркылуу химиялык жактан азайтылат.

Ошентип, поликристалл кремнийден монокристалл кремнийди кантип алууга болот?Эң кеңири таралган ыкма – бул түз тартуу ыкмасы, мында полисилиций кварц тигельге салынып, периферияда кармалып турган 1400°С температурада ысытылат, ал полисликон эритмесин пайда кылат.Албетте, мунун алдында урук кристаллынын ичине бир урук кристалын малып, чийме таякча уруктун кристалын карама-каршы багытта алып барат, ошол эле учурда кремний эритмесинен акырын жана вертикалдуу түрдө жогору карай тартат.Поликристаллдуу кремний эритиндиси урук кристаллынын түбүнө жабышып, урук кристалл торунун багытында өйдө карай өсөт, ал сууруп чыгып, муздатылгандан кийин ички урук кристаллындай тордун багыты менен бир кристалл тилкеге ​​айланат.Акыр-аягы, бир кристалл пластинкалары эң маанилүү пластиналарды чыгаруу үчүн кулатылып, кесилип, майдаланып, кесилип, жылмаланат.

Кесилген өлчөмүнө жараша кремний пластиналар 6", 8", 12" жана 18" болуп бөлүнөт.Вафли канчалык чоң болсо, ар бир вафлиден ошончолук көп чиптерди кесип алууга болот жана бир чиптин баасы ошончолук төмөн болот.

Эмне үчүн кремний чиптерди жасоо үчүн эң ылайыктуу материал?

Теориялык жактан алганда, бардык жарым өткөргүчтөрдү чип материалдары катары колдонсо болот, бирок кремний чиптерди жасоо үчүн эң ылайыктуу материал экендигинин негизги себептери төмөнкүлөр.

1, жердин элементардык курамынын рейтингине ылайык, ирети менен: кычкылтек > кремний > алюминий > темир > кальций > натрий > калий ...... кремний экинчи орунду ээледи, мазмуну абдан чоң, бул дагы сырьёнун дээрлик түгөнгүс запасына ээ болууга чип.

2, кремний элементинин химиялык касиеттери жана материалдык касиеттери абдан туруктуу, эң алгачкы транзистор жарым өткөргүч материалдарды германийди колдонуу болуп саналат, бирок температура 75 ℃ ашкандыктан, өткөргүчтүк чоң өзгөрүү болот, тескериден кийин PN түйүнүнүн айланасында жасалган. кремнийге караганда германийдин агып кетүү агымы, ошондуктан кремний элементин чип материалы катары тандоо туура келет;

3, кремний элементин тазалоо технологиясы жетилген жана арзан баада, бүгүнкү күндө кремнийди тазалоо 99,9999999999% жетиши мүмкүн.

4, кремний материалы өзү уулуу эмес жана зыянсыз, бул да микросхемалардын өндүрүш материалы катары тандалышынын маанилүү себептеринин бири.