Vadonatúj, eredeti IC készlet Elektronikus alkatrészek Ic Chip támogatás BOM szerviz DS90UB953TRHBRQ1

1.Miért szilícium a chipekhez?Vannak olyan anyagok, amelyek helyettesíthetik a jövőben?
A chipek alapanyaga az ostyák, amelyek szilíciumból állnak.Van egy tévhit, hogy "a homokból forgácsot lehet készíteni", de ez nem így van.A homok fő kémiai összetevője a szilícium-dioxid, az üveg és az ostya fő kémiai összetevője szintén a szilícium-dioxid.A különbség azonban az, hogy az üveg polikristályos szilícium, és a homokot magas hőmérsékleten hevítve polikristályos szilícium keletkezik.Az ostyák viszont monokristályos szilícium, és ha homokból készülnek, tovább kell alakítani polikristályos szilíciumból monokristályos szilíciummá.

Mi is pontosan a szilícium, és miért lehet belőle chipseket készíteni, ezt ebben a cikkben egyenként eláruljuk.

Az első dolog, amit meg kell értenünk, hogy a szilícium anyaga nem direkt ugrás a forgácslépésre, a szilíciumot kvarchomokból finomítják ki a szilícium elemből, a szilícium elem protonszáma eggyel több, mint az alumínium elem, mint a foszfor elem. , nemcsak a modern elektronikus számítástechnikai eszközök anyagi alapja, hanem a földönkívüli életet kereső emberek is az egyik alapvető lehetséges elem.Általában, amikor a szilíciumot megtisztítják és finomítják (99,999%), szilícium ostyákká lehet előállítani, amelyeket aztán ostyákra szeletelnek.Minél vékonyabb az ostya, annál alacsonyabb a chip gyártási költsége, de annál magasabbak a chip-eljárás követelményei.

Három fontos lépés a szilícium ostyává alakításában

Pontosabban, a szilícium ostyává alakítása három lépésre osztható: szilícium finomítás és tisztítás, egykristályos szilícium növesztés és ostyaképzés.

A természetben a szilícium általában szilikát vagy szilícium-dioxid formájában található meg a homokban és a kavicsban.A nyersanyagot 2000°C-os elektromos ívkemencébe helyezik szénforrás jelenlétében, és a magas hőmérsékleten a szilícium-dioxidot szénnel reagáltatják (SiO2 + 2C = Si + 2CO), hogy kohászati ​​minőségű szilíciumot kapjanak ( tisztasága 98% körüli.Ez a tisztaság azonban nem elegendő az elektronikai alkatrészek előállításához, ezért tovább kell tisztítani.A zúzott, kohászati ​​minőségű szilíciumot gázhalmazállapotú hidrogén-kloriddal klórozzák folyékony szilán előállítására, amelyet ezután desztillálnak és kémiailag redukálnak egy olyan eljárással, amely nagy tisztaságú, 99,9999999999%-os tisztaságú poliszilíciumot eredményez elektronikus minőségű szilíciumként.

Tehát hogyan lehet monokristályos szilíciumot előállítani polikristályos szilíciumból?A legelterjedtebb módszer a közvetlen húzás, amikor a poliszilíciumot kvarctégelybe helyezik, és a perifériáján 1400°C-os hőmérsékleten hevítik, így poliszilícium olvadék keletkezik.Természetesen ezt előzi meg, hogy belemártunk egy magkristályt, és a húzórúd az ellenkező irányba viszi a magkristályt, miközben lassan és függőlegesen húzza felfelé a szilícium olvadékból.A polikristályos szilícium olvadék a magkristály aljára tapad és a magkristályrács irányába felfelé növekszik, amely kihúzás és lehűtés után a belső magkristállyal azonos rácsirányzatú egykristály rúddá nő.Végül az egykristályos ostyákat megforgatják, vágják, köszörülik, leélik és polírozzák, hogy előállítsák a rendkívül fontos ostyákat.

A vágási mérettől függően a szilícium ostyák 6", 8", 12" és 18" méretűek lehetnek.Minél nagyobb az ostya mérete, annál több chipet lehet kivágni az egyes ostyákból, és annál alacsonyabb a chipenkénti költség.
2. Három fontos lépés a szilícium ostyává alakításában

Pontosabban, a szilícium ostyává alakítása három lépésre osztható: szilícium finomítás és tisztítás, egykristályos szilícium növesztés és ostyaképzés.

A természetben a szilícium általában szilikát vagy szilícium-dioxid formájában található meg a homokban és a kavicsban.A nyersanyagot 2000°C-os elektromos ívkemencébe helyezik szénforrás jelenlétében, és a magas hőmérsékleten a szilícium-dioxidot szénnel reagáltatják (SiO2 + 2C = Si + 2CO), hogy kohászati ​​minőségű szilíciumot kapjanak ( tisztasága körülbelül 98%).Ez a tisztaság azonban nem elegendő az elektronikai alkatrészek előállításához, ezért tovább kell tisztítani.A zúzott, kohászati ​​minőségű szilíciumot gázhalmazállapotú hidrogén-kloriddal klórozzák folyékony szilán előállítására, amelyet ezután desztillálnak és kémiailag redukálnak egy olyan eljárással, amely nagy tisztaságú, 99,9999999999%-os tisztaságú poliszilíciumot eredményez elektronikus minőségű szilíciumként.

Tehát hogyan lehet monokristályos szilíciumot előállítani polikristályos szilíciumból?A legelterjedtebb módszer a közvetlen húzás, amikor a poliszilíciumot kvarctégelybe helyezik, és a perifériáján 1400°C-os hőmérsékleten hevítik, így poliszilícium olvadék keletkezik.Természetesen ezt előzi meg, hogy belemártunk egy magkristályt, és a húzórúd az ellenkező irányba viszi a magkristályt, miközben lassan és függőlegesen húzza felfelé a szilícium olvadékból.A polikristályos szilícium olvadék a magkristály aljára tapad és a magkristályrács irányába felfelé növekszik, amely kihúzás és lehűtés után a belső magkristállyal azonos rácsirányzatú egykristály rúddá nő.Végül az egykristályos ostyákat megforgatják, vágják, köszörülik, leélik és polírozzák, hogy előállítsák a rendkívül fontos ostyákat.

A vágási mérettől függően a szilícium ostyák 6", 8", 12" és 18" méretűek lehetnek.Minél nagyobb az ostya mérete, annál több chipet lehet kivágni az egyes ostyákból, és annál alacsonyabb a chipenkénti költség.

Miért a szilícium a legalkalmasabb anyag forgácskészítéshez?

Elméletileg minden félvezető felhasználható chip-anyagként, de a főbb okok, amelyek miatt a szilícium a legalkalmasabb anyag a chipek készítéséhez, a következők.

1, a föld elemtartalmának rangsorolása szerint, sorrendben: oxigén > szilícium > alumínium > vas > kalcium > nátrium > kálium ...... látható, hogy a szilícium a második helyen van, a tartalom hatalmas, ami lehetővé teszi a chipet, hogy szinte kimeríthetetlen nyersanyagkészlettel rendelkezzen.

2, a szilícium elem kémiai tulajdonságai és anyagtulajdonságai nagyon stabilak, a legkorábbi tranzisztor a germánium félvezető anyagok felhasználása, de mivel a hőmérséklet meghaladja a 75 ℃-ot, a vezetőképesség nagy változást fog okozni, és a fordított után PN átmenetet alakítanak ki. a germánium szivárgási árama, mint a szilícium, ezért a szilícium elem kiválasztása forgácsanyagként megfelelőbb;

3, a szilícium elem tisztítási technológia érett és alacsony költségű, manapság a szilícium tisztítása elérheti a 99,9999999999% -ot.

4, maga a szilícium anyag nem mérgező és ártalmatlan, ami szintén az egyik fontos oka annak, hogy a chipek gyártási anyagaként ezt választották.