ก้อนโลหะซิลิกอนใช้ในเซมิคอนดักเตอร์อย่างไร?

เฮ้ ในฐานะซัพพลายเออร์ของก้อนโลหะซิลิกอนฉันได้เห็นโดยตรงว่าวัสดุนี้มีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์อย่างไร ในบล็อกนี้ฉันจะแยกแยะวิธีการใช้ก้อนโลหะซิลิคอนในเซมิคอนดักเตอร์ดังนั้นเรามาดำน้ำกันเถอะ!

ก้อนโลหะซิลิกอนคืออะไร?

ก่อนที่เราจะได้ใช้งานในเซมิคอนดักเตอร์ให้ลองดูก้อนโลหะซิลิกอนอย่างรวดเร็ว มันเป็นรูปแบบของซิลิคอนที่ผลิตโดยการลดทรายซิลิกาด้วยคาร์บอนในเตาอาร์คไฟฟ้า ผลที่ได้คือโลหะแข็งและเปราะที่มีปริมาณซิลิกอนสูงมักจะประมาณ 98% หรือมากกว่า ความบริสุทธิ์นี้ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลายโดยเฉพาะในสนามเซมิคอนดักเตอร์

รากฐานของเซมิคอนดักเตอร์

ซิลิคอนเป็นกระดูกสันหลังของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ทำไม มันมีคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์บางอย่างที่ทำให้มันสมบูรณ์แบบสำหรับบทบาทนี้ ก่อนอื่นซิลิกอนเป็นเซมิคอนดักเตอร์เอง นั่นหมายความว่ามันสามารถดำเนินการไฟฟ้าภายใต้เงื่อนไขบางประการ แต่ไม่รวมถึงตัวนำบริสุทธิ์เช่นทองแดง คุณสมบัตินี้ช่วยให้เซมิคอนดักเตอร์ควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทำงานได้

ก้อนโลหะซิลิคอนเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่ ซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์สูงในก้อนนั้นได้รับการปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นเพื่อสร้างซิลิกอนคริสตัลเดี่ยวซึ่งใช้ในการทำเวเฟอร์ซิลิคอน เวเฟอร์เหล่านี้เป็นหน่วยการสร้างของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เกือบทั้งหมดจากไมโครโปรเซสเซอร์ในคอมพิวเตอร์ของคุณไปจนถึงชิปในสมาร์ทโฟนของคุณ

กระบวนการทำให้บริสุทธิ์

เมื่อเรามีก้อนโลหะซิลิกอนกระบวนการทำให้บริสุทธิ์จะเริ่มขึ้น ขั้นตอนแรกมักจะแปลงซิลิกอนเป็นสารประกอบก๊าซเช่นไตรคลอโรซิลาเลน (Sihcl₃) สิ่งนี้ทำได้โดยการทำปฏิกิริยาซิลิกอนด้วยก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ สารประกอบก๊าซจะถูกทำให้บริสุทธิ์ผ่านชุดของขั้นตอนการกลั่นเพื่อกำจัดสิ่งสกปรกใด ๆ

หลังจากการทำให้บริสุทธิ์ trichlorosilane จะถูกย่อยสลายเพื่อสะสมซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์สูงบนก้านอุ่น กระบวนการนี้เรียกว่าการสะสมไอเคมี (CVD) ผลที่ได้คือก้านซิลิกอน polycrystalline ซึ่งจะถูกประมวลผลต่อไปเพื่อสร้างซิลิกอนคริสตัลเดี่ยว

การสร้างซิลิกอนคริสตัลเดี่ยว

ซิลิกอนเดี่ยว - คริสตัลเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานเซมิคอนดักเตอร์เนื่องจากมีโครงสร้างอะตอมสม่ำเสมอ ความสม่ำเสมอนี้ช่วยให้สามารถควบคุมคุณสมบัติทางไฟฟ้าได้ดีขึ้นและมีข้อบกพร่องน้อยลงในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์

หนึ่งในวิธีที่พบบ่อยที่สุดในการสร้างซิลิกอนคริสตัลเดี่ยวจากซิลิกอนโพลีคริสตัลลีนคือกระบวนการ Czochralski ในกระบวนการนี้ผลึกเมล็ดเล็ก ๆ จะถูกจุ่มลงในสระว่ายน้ำที่หลอมเหลวของซิลิคอนบริสุทธิ์ เมื่อผลึกของเมล็ดถูกดึงออกมาอย่างช้าๆซิลิคอนจะแข็งตัวให้แข็งตัวอยู่รอบ ๆ

ทำเวเฟอร์ซิลิคอน

เมื่อเกิดซิลิคอนซิลิคอนเดี่ยว - เกิดขึ้นแล้วมันจะถูกหั่นเป็นเวเฟอร์บาง ๆ โดยใช้เลื่อยเพชร จากนั้นเวเฟอร์เหล่านี้จะถูกขัดให้เป็นกระจก - เช่นเสร็จสิ้นเพื่อให้แน่ใจว่าพื้นผิวที่ราบรื่นสำหรับการประมวลผลเพิ่มเติม

ขนาดของเวเฟอร์เพิ่มขึ้นในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ปัจจุบันมีการใช้เวเฟอร์ 300 - มิลลิเมตร (12 นิ้ว) ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ เวเฟอร์ขนาดใหญ่อนุญาตให้ชิปมากขึ้นที่จะผลิตจากเวเฟอร์เดียวซึ่งจะช่วยลดค่าใช้จ่ายต่อชิป

การผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์

ตอนนี้เรามีเวเฟอร์ซิลิคอนถึงเวลาที่จะเริ่มสร้างอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับชุดของกระบวนการที่ซับซ้อนรวมถึง photolithography, การแกะสลัก, ยาสลบและการสะสม

Photolithography ใช้ในการลวดลายเวเฟอร์ วัสดุไวแสงที่เรียกว่า photoresist ถูกนำไปใช้กับเวเฟอร์จากนั้นหน้ากากที่มีรูปแบบวงจรที่ต้องการจะถูกวางไว้เหนือมัน จากนั้นเวเฟอร์จะสัมผัสกับแสงซึ่งจะทำให้ผู้เข้าชมแสงแข็งในพื้นที่สัมผัส นักถ่ายภาพที่ยังไม่ได้รับการคัดเลือกจะถูกลบออกไปทิ้งรูปแบบไว้บนเวเฟอร์

การแกะสลักใช้เพื่อกำจัดซิลิคอนในพื้นที่ที่ผู้ตรวจสอบแสงถูกลบออกไปสร้างร่องลึกและคุณสมบัติอื่น ๆ บนเวเฟอร์ ยาสลบเป็นกระบวนการของการเพิ่มสิ่งสกปรกให้กับซิลิคอนเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติทางไฟฟ้า ตัวอย่างเช่นการเพิ่มโบรอนสร้าง AP - ประเภทเซมิคอนดักเตอร์ในขณะที่เพิ่มฟอสฟอรัสสร้างเซมิคอนดักเตอร์ประเภท N -

การสะสมใช้เพื่อเพิ่มชั้นของวัสดุที่แตกต่างกันเช่นโลหะและฉนวนไปยังเวเฟอร์ เลเยอร์เหล่านี้ใช้เพื่อสร้างการเชื่อมต่อไฟฟ้าและป้องกันส่วนต่าง ๆ ของวงจร

ซิลิกอนในรูปแบบอื่น ๆ ในเซมิคอนดักเตอร์

นอกจากก้อนโลหะซิลิกอนแล้วซิลิกอนในรูปแบบอื่น ๆ ยังใช้ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ตัวอย่างเช่น,ซิลิคอน briquetteสามารถใช้ในบางแอปพลิเคชันที่จำเป็นต้องใช้ฟอร์มแฟคเตอร์ที่แตกต่างกัน Silicon briquettes ง่ายต่อการจัดการและขนส่งในบางกรณีและพวกเขายังสามารถใช้ในกระบวนการหลอมละลายและการกลั่นเฉพาะ

โลหะซิลิกอนคาร์ไบด์เป็นวัสดุสำคัญอีกอย่างหนึ่ง มันมีคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์บางอย่างเช่นค่าการนำความร้อนสูงและแรงดันไฟฟ้าสลายสูงซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการใช้พลังงานสูงและอุณหภูมิสูง

ผงโลหะซิลิกอนสามารถใช้ในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์พิเศษบางอย่างเช่นในการผลิตทรานซิสเตอร์ฟิล์มบางบางประเภท

อนาคตของซิลิคอนในเซมิคอนดักเตอร์

เนื่องจากความต้องการอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีขนาดเล็กลงเร็วขึ้นและมีพลังงานมากขึ้นยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่องบทบาทของซิลิคอนจะมีความสำคัญมากขึ้น นักวิจัยกำลังมองหาวิธีปรับปรุงประสิทธิภาพของเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ซิลิคอนเช่นโดยใช้เทคนิคการผลิตและวัสดุใหม่

อย่างไรก็ตามยังมีความท้าทาย เมื่อขนาดของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ยังคงลดลงจึงยากที่จะควบคุมคุณสมบัติทางไฟฟ้าและลดข้อบกพร่อง นี่คือที่ซึ่งก้อนโลหะซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์สูงมีความสำคัญยิ่งขึ้นเนื่องจากเป็นจุดเริ่มต้นที่สะอาดสำหรับกระบวนการผลิต

ทำไมต้องเลือกก้อนโลหะซิลิกอนของเรา?

หากคุณอยู่ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์คุณจะรู้ว่าการมีแหล่งที่น่าเชื่อถือของซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์สูงเพียงใด ก้อนโลหะซิลิกอนของเราผลิตโดยใช้เทคโนโลยีล่าสุดและมาตรการควบคุมคุณภาพที่เข้มงวด เรามั่นใจว่าผลิตภัณฑ์ของเรามีปริมาณซิลิกอนสูงและสิ่งสกปรกในระดับต่ำซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

ไม่ว่าคุณจะทำเวเฟอร์ซิลิคอนหรือพัฒนาอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ใหม่ก้อนโลหะซิลิกอนของเราสามารถให้รากฐานที่คุณต้องการ เรามุ่งมั่นที่จะให้บริการลูกค้าที่ยอดเยี่ยมและการจัดส่งในเวลาที่เหมาะสมดังนั้นคุณสามารถมุ่งเน้นไปที่ธุรกิจหลักของคุณ

เชื่อมต่อกันเถอะ!

หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับก้อนโลหะซิลิคอนของเราหรือต้องการหารือเกี่ยวกับการซื้อที่มีศักยภาพอย่าลังเลที่จะเข้าถึง เราอยู่ที่นี่เพื่อตอบคำถามทั้งหมดของคุณและช่วยคุณค้นหาวิธีแก้ปัญหาที่เหมาะสมสำหรับความต้องการการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ของคุณ

การอ้างอิง

• SZE, SM, & NG, KK (2007) ฟิสิกส์ของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ ไวลีย์
• Pierret, RF (1996) พื้นฐานเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูง แอดดิสัน - เวสลีย์