Úplne nový originálny originálny IC sklad Elektronické komponenty Podpora čipu Ic Služba kusovníka DS90UB953TRHBRQ1

1.Prečo kremík na čipy?Existujú materiály, ktoré ho môžu v budúcnosti nahradiť?
Surovinou pre čipy sú doštičky, ktoré sú zložené z kremíka.Existuje mylná predstava, že "piesok sa dá použiť na výrobu čipov", ale nie je to tak.Hlavnou chemickou zložkou piesku je oxid kremičitý a hlavnou chemickou zložkou skla a plátkov je tiež oxid kremičitý.Rozdiel je však v tom, že sklo je polykryštalický kremík a zahrievaním piesku pri vysokých teplotách vzniká polykryštalický kremík.Na druhej strane doštičky sú monokryštalický kremík a ak sú vyrobené z piesku, je potrebné ich ďalej transformovať z polykryštalického kremíka na monokryštalický kremík.

Čo je to vlastne kremík a prečo sa z neho dajú vyrobiť čipy, to postupne prezradíme v tomto článku.

Prvá vec, ktorú musíme pochopiť, je, že kremíkový materiál nie je priamy skok na krok čipu, kremík sa rafinuje z kremenného piesku z prvku kremíka, protónové číslo kremíkového prvku ako prvku hliníka je o jedno viac ako prvku fosforu o jedno menej. , nie je len materiálnym základom moderných elektronických výpočtových zariadení, ale aj ľudí hľadajúcich mimozemský život jedným zo základných možných prvkov.Zvyčajne, keď je kremík čistený a rafinovaný (99,999 %), môže byť vyrobený do kremíkových plátkov, ktoré sú potom nakrájané na plátky.Čím tenší je plátok, tým nižšie sú náklady na výrobu čipu, ale tým vyššie sú požiadavky na proces čipu.

Tri dôležité kroky pri premene kremíka na doštičky

Konkrétne možno transformáciu kremíka na doštičky rozdeliť do troch krokov: rafinácia a čistenie kremíka, rast monokryštálov kremíka a formovanie doštičiek.

V prírode sa kremík vo všeobecnosti nachádza vo forme kremičitanu alebo oxidu kremičitého v piesku a štrku.Surovina sa umiestni do elektrickej oblúkovej pece pri 2000 °C a v prítomnosti zdroja uhlíka a vysoká teplota sa použije na reakciu oxidu kremičitého s uhlíkom (SiO2 + 2C = Si + 2CO), čím sa získa kremík metalurgickej kvality ( čistota okolo 98%).Táto čistota však nie je dostatočná na prípravu elektronických súčiastok, preto sa musí ďalej čistiť.Rozdrvený kremík metalurgickej kvality sa chlóruje plynným chlorovodíkom za vzniku tekutého silánu, ktorý sa potom destiluje a chemicky redukuje procesom, ktorý poskytuje vysoko čistý polykremík s čistotou 99,9999999999 % ako kremík elektronickej kvality.

Ako teda získate monokryštalický kremík z polykryštalického kremíka?Najbežnejšou metódou je metóda priameho ťahania, kde sa polysilikón vloží do kremenného téglika a zahrieva sa na teplotu 1400 °C udržiavanou na obvode, čím sa vytvorí tavenina polysilikónu.Samozrejme, tomu predchádza ponorenie zárodočného kryštálu do neho a ťahadlo unesie zárodočný kryštál v opačnom smere, pričom ho pomaly a vertikálne ťahá smerom nahor z kremíkovej taveniny.Tavenina polykryštalického kremíka sa prilepí na spodok zárodočného kryštálu a rastie smerom nahor v smere zárodočnej kryštálovej mriežky, ktorá po vytiahnutí a ochladení prerastie do monokryštálovej tyčinky s rovnakou orientáciou mriežky ako vnútorný zárodočný kryštál.Nakoniec sa monokryštálové doštičky omieľajú, režú, brúsia, skosujú a leštia, aby sa vyrobili veľmi dôležité doštičky.

V závislosti od veľkosti rezu môžu byť kremíkové doštičky klasifikované ako 6", 8", 12" a 18".Čím väčšia je veľkosť plátku, tým viac triesok je možné vyrezať z každého plátku a tým nižšie sú náklady na jeden čip.
2.Tri dôležité kroky pri transformácii kremíka na doštičky

Konkrétne možno transformáciu kremíka na doštičky rozdeliť do troch krokov: rafinácia a čistenie kremíka, rast monokryštálov kremíka a formovanie doštičiek.

V prírode sa kremík vo všeobecnosti nachádza vo forme kremičitanu alebo oxidu kremičitého v piesku a štrku.Surovina sa umiestni do elektrickej oblúkovej pece pri 2000 °C a v prítomnosti zdroja uhlíka a vysoká teplota sa použije na reakciu oxidu kremičitého s uhlíkom (SiO2 + 2C = Si + 2CO), čím sa získa kremík metalurgickej kvality ( čistota asi 98 %).Táto čistota však nie je dostatočná na prípravu elektronických súčiastok, preto sa musí ďalej čistiť.Rozdrvený kremík metalurgickej kvality sa chlóruje plynným chlorovodíkom za vzniku tekutého silánu, ktorý sa potom destiluje a chemicky redukuje procesom, ktorý poskytuje vysoko čistý polykremík s čistotou 99,9999999999 % ako kremík elektronickej kvality.

Ako teda získate monokryštalický kremík z polykryštalického kremíka?Najbežnejšou metódou je metóda priameho ťahania, kde sa polysilikón vloží do kremenného téglika a zahrieva sa na teplotu 1400 °C udržiavanou na obvode, čím sa vytvorí tavenina polysilikónu.Samozrejme, tomu predchádza ponorenie zárodočného kryštálu do neho a ťahadlo unesie zárodočný kryštál v opačnom smere, pričom ho pomaly a vertikálne ťahá smerom nahor z kremíkovej taveniny.Tavenina polykryštalického kremíka sa prilepí na spodok zárodočného kryštálu a rastie smerom nahor v smere zárodočnej kryštálovej mriežky, ktorá po vytiahnutí a ochladení prerastie do monokryštálovej tyčinky s rovnakou orientáciou mriežky ako vnútorný zárodočný kryštál.Nakoniec sa monokryštálové doštičky omieľajú, režú, brúsia, skosujú a leštia, aby sa vyrobili veľmi dôležité doštičky.

V závislosti od veľkosti rezu môžu byť kremíkové doštičky klasifikované ako 6", 8", 12" a 18".Čím väčšia je veľkosť plátku, tým viac triesok je možné vyrezať z každého plátku a tým nižšie sú náklady na jeden čip.

Prečo je kremík najvhodnejším materiálom na výrobu čipov?

Teoreticky môžu byť ako materiály čipov použité všetky polovodiče, ale hlavné dôvody, prečo je kremík najvhodnejším materiálom na výrobu čipov, sú nasledovné.

1, podľa poradia obsahu prvkov na Zemi, v poradí: kyslík > kremík > hliník > železo > vápnik > sodík > draslík ...... vidno, že kremík je na druhom mieste, obsah je obrovský, čo tiež umožňuje čip mať takmer nevyčerpateľné zásoby surovín.

2, chemické vlastnosti kremíkového prvku a vlastnosti materiálu sú veľmi stabilné, najskorším tranzistorom je použitie polovodičových materiálov na výrobu germánia, ale pretože teplota presahuje 75 ℃, vodivosť bude veľká zmena, ktorá sa po reverze zmení na PN prechod zvodový prúd germánia ako kremíka, preto je vhodnejší výber kremíkového prvku ako materiálu čipu;

3, technológia čistenia kremíkových prvkov je vyspelá a nízka cena, v súčasnosti môže čistenie kremíka dosiahnuť 99,9999999999%.

4, samotný kremíkový materiál je netoxický a neškodný, čo je tiež jeden z dôležitých dôvodov, prečo je zvolený ako výrobný materiál pre čipy.