Ako sa v polovodičoch používa hrudka kremíka?

Hej! Ako dodávateľ hrudiek kremíkových kovov som videl z prvej ruky, ako tento materiál hrá rozhodujúcu úlohu v polovodičovom priemysle. V tomto blogu rozoberiem, ako sa v polovodičoch používa hrudka kremíka, takže sa poďme hneď!

Čo je kremíková kovová hrudka?

Predtým, ako sa dostaneme do jeho používania v polovodičoch, rýchlo prejdime, čo je kovový kovový hrudka. Je to forma kremíka, ktorá sa vyrába redukciou oxidu kremičitého pieskového uhlíka v elektrickej oblúkovej peci. Výsledkom je tvrdý krehký kov s vysokým obsahom kremíka, zvyčajne okolo 98% alebo viac. Táto čistota je ideálna pre širokú škálu aplikácií, najmä v poli polovodičov.

Základ polovodičov

Silikon je chrbtovou kosťou polovodičového priemyslu. Prečo? Má niekoľko jedinečných vlastností, vďaka ktorým je pre túto úlohu ideálna. Po prvé, kremík je sám polovodičom. To znamená, že môže za určitých podmienok viesť elektrinu, ale nie ako čistý vodič, ako je meď. Táto vlastnosť umožňuje polovodičom riadiť tok elektriny, čo je nevyhnutné na fungovanie elektronických zariadení.

Zmrzlo kremíkovej kovovej hrudky je východiskovým bodom pre väčšinu výrobných procesov polovodičov. Kremík s vysokou čistotou v hrudke je ešte viac vylepšený, aby sa vytvoril kremík s jedným kryštálom, ktorý sa používa na výrobu kremíkových doštičiek. Tieto doštičky sú stavebné bloky takmer všetkých polovodičových zariadení, od mikroprocesorov v počítači až po čipy vo vašom smartfóne.

Proces čistenia

Akonáhle budeme mať hrudku kovového kovu, začne proces čistenia. Prvým krokom je zvyčajne premeniť kremík na plynnú zlúčeninu, ako je trichlórosilan (Sihcl₃). To sa deje reakciou kremíka s plynným chloridom vodíka. Plynná zlúčenina sa potom čistí sériou destilačných krokov na odstránenie akýchkoľvek nečistôt.

Po čistení sa trichlórosilan rozkladá na uloženie kremíka s vysokou čistotou na vyhrievanej tyči. Tento proces sa nazýva ukladanie chemickej pary (CVD). Výsledkom je polykryštalická kremíková tyčinka, ktorá sa potom ďalej spracováva na vytvorenie jednosmerného kryštálového kremíka.

Vytváranie jednotlivých krištáľových kremíkov

Jednorazový kremík je rozhodujúci pre polovodičové aplikácie, pretože má rovnomernú atómovú štruktúru. Táto rovnomernosť umožňuje lepšiu kontrolu elektrických vlastností a menej defektov v polovodičových zariadeniach.

Jedným z najbežnejších metód vytvárania jednotlivého kryštálového kremíka z polykryštalického kremíka je proces Czochralski. V tomto procese je malý kryštál semien ponorený do roztaveného kaluže čisteného kremíka. Keď sa kryštál semien pomaly vytiahne, kremík tuhne okolo neho a tvorí veľkú, jednoprúdovú ingot.

Výroba kremíkových doštičiek

Akonáhle sa vytvorí singelový kremíkový ingot, nakrájame sa na tenké doštičky pomocou diamantovej píly. Tieto doštičky sú potom leštené do zrkadla - napríklad povrchová úprava, aby sa zaistil hladký povrch pre ďalšie spracovanie.

Veľkosť doštičiek sa v priebehu rokov zvyšuje. V súčasnosti sa v polovodičovom priemysle bežne používajú 300 - milimetrové (12 - palcové) doštičky. Väčšie doštičky umožňujú výrobu ďalších čipov z jednej oblátky, čo znižuje náklady na čip.

Výroba polovodičových zariadení

Teraz, keď máme kremíkové doštičky, je čas začať vyrábať polovodičové zariadenia. Zahŕňa to sériu komplexných procesov vrátane fotolitografie, leptania, dopingu a depozície.

Fotolitografia sa používa na vzorovanie oblátky. Fotografický materiál nazývaný fotorezista sa aplikuje na oblátku a na ňu sa umiestni maska s požadovaným vzorom obvodu. Oblátka je potom vystavená svetlu, ktoré tvrdí fotorezista v exponovaných oblastiach. Nezasianutý fotorezista sa potom odstráni a zanecháva za sebou vzor na oblátke.

Vyleptanie sa používa na odstránenie kremíka v oblastiach, kde bol fotorezista odstránený, čím sa vytvorí priekopy a ďalšie funkcie na oblátke. Doping je proces pridávania nečistôt k kremíku na zmenu jeho elektrických vlastností. Napríklad pridanie bóru vytvára AP - typ polovodiča, zatiaľ čo pridanie fosforu vytvára polovodič typu n - typu.

Depozícia sa používa na pridanie vrstiev rôznych materiálov, ako sú kovy a izolátory, do oblátky. Tieto vrstvy sa používajú na vytvorenie elektrických pripojení a izolovanie rôznych častí obvodu.

Iné formy kremíka v polovodičoch

Okrem hrudky na kremík sa v polovodičovom priemysle používajú aj ďalšie formy kremíka. NapríkladKremíková briketaMôže byť použitý v niektorých aplikáciách, kde je potrebný iný tvarový faktor. V niektorých prípadoch sa ľahšie zvládajú a prepravujú kremíkové brikety a môžu sa použiť aj v špecifických procesoch topenia a rafinácie.

Kovový karbid kovje ďalší dôležitý materiál. Má niektoré jedinečné vlastnosti, ako napríklad vysoká tepelná vodivosť a vysoké rozkladné napätie, vďaka čomu je vhodné pre aplikácie s vysokým výkonom a vysokou teplotou.

Kovový kovový prášokMôže byť použitý v niektorých špecializovaných výrobných procesoch polovodičov, napríklad pri výrobe určitých typov tenkých filmových tranzistorov.

Budúcnosť kremíka v polovodičoch

Keďže dopyt po menších, rýchlejších a energetickejších polovodičových zariadeniach naďalej rastie, úloha kremíka sa stane dôležitejšou. Vedci neustále hľadajú spôsoby, ako zlepšiť výkon polovodičov založených na kremíku, napríklad pomocou nových výrobných techník a materiálov.

Existujú však aj výzvy. Keďže veľkosť polovodičových zariadení sa neustále zmenšuje, je ťažšie kontrolovať elektrické vlastnosti a znižovať defekty. To je miesto, kde sa kovová hrudka s vysokou čistotou stáva ešte dôležitejšou, pretože poskytuje čistý východiskový bod pre výrobný proces.

Prečo si vybrať našu kremíkovú hrudku?

Ak ste v polovodičovom priemysle, viete, aké dôležité je mať spoľahlivý zdroj kremíku s vysokou čistotou. Náš kremíkový kovový hrudka sa vyrába pomocou najnovších technológií a prísnych opatrení na kontrolu kvality. Zabezpečujeme, aby náš produkt mal vysoký obsah kremíka a nízku úroveň nečistôt, čo je nevyhnutné pre výrobu polovodičov.

Či už vyrábate kremíkové doštičky alebo vyvíjate nové polovodičové zariadenia, naša hrudka kremíka môže poskytnúť základ, ktorý potrebujete. Zaviazali sme sa poskytovať vynikajúce služby zákazníkom a včasné doručenie, takže sa môžete zamerať na svoje hlavné podnikanie.

Pripojme sa!

Ak máte záujem dozvedieť sa viac o našom kremíkovom hrudke alebo by ste chceli diskutovať o potenciálnom nákupe, neváhajte osloviť. Sme tu, aby sme odpovedali na všetky vaše otázky a pomohli vám nájsť správne riešenie pre vaše potreby výroby polovodičov.

Odkazy

• Sze, SM, & Ng, KK (2007). Fyzika polovodičových zariadení. Wiley.
• Pierret, RF (1996). Pokročilé polovodičové základy. Addison - Wesley.