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1.Perchè silicium per chips?Ci sò materiali chì ponu rimpiazzà in u futuru?
A materia prima per chips hè wafers, chì sò cumposti di silicu.Ci hè un misconception chì "a sabbia pò esse usata per fà patatine fritte", ma questu ùn hè micca u casu.U principale cumpunente chimicu di a sabbia hè diossidu di siliciu, è u cumpunente chimicu principale di vetru è wafers hè ancu diossidu di siliciu.A diffarenza, però, hè chì u vetru hè siliciu policristalinu, è a sabbia di riscaldamentu à alte temperature rende u siliciu policristalinu.Wafers, invece, sò silicium monocristalinu, è s'ellu sò fatti da a sabbia, anu da esse più trasfurmati da silicium policristalinu à silicium monocristalinu.

Chì ghjè esattamente u silicuu è perchè pò esse usatu per fà chips, revelemu questu in questu articulu unu per unu.

A prima cosa chì avemu bisognu di capiscenu hè chì u materiale di silicuu ùn hè micca un saltu direttu à u passu di chip, u silicuu hè raffinatu da a sabbia di quartz fora di l'elementu siliciu, u numeru di protoni di l'elementu di silicuu chì l'elementu aluminiu unu di più, cà l'elementu fosforu unu menu. , Ùn hè micca solu a basa materiale di i dispositi elettronichi muderni, ma ancu e persone chì cercanu a vita extraterrestriale unu di l'elementi basi pussibuli.Di solitu, quandu u silicuu hè purificatu è raffinatu (99,999%), pò esse fabbricatu in wafers di silicium, chì sò poi sliced ​​in wafers.U più diluente u wafer, u più bassu u costu di fabricazione di u chip, ma u più altu i requisiti per u prucessu di chip.

Trè passi impurtanti per trasfurmà u siliciu in wafers

In particulare, a trasfurmazioni di silicium in wafers pò esse divisa in trè tappe: raffinazione è purificazione di silicium, crescita di siliciu unicu cristalu, è furmazione di wafer.

In a natura, u siliciu si trova in generale in forma di silicate o diossidu di siliciu in sabbia è grava.A materia prima hè posta in un fornu à arcu elettricu à 2000 ° C è in presenza di una fonte di carbone, è l'alta temperatura hè aduprata per reagisce u diossidu di siliciu cù u carbonu (SiO2 + 2C = Si + 2CO) per ottene silicium di qualità metallurgica ( purezza circa 98%).Tuttavia, sta purezza ùn hè micca abbastanza per a preparazione di cumpunenti elettronichi, cusì deve esse purificatu più.U siliciu di qualità metallurgica trituratu hè cloruratu cù clorur di l'idrogenu gassoso per pruduce silane liquidu, chì hè dopu distillatu è ridottu chimicamente da un prucessu chì rende polysilicon d'alta purezza cù una purezza di 99,9999999999% cum'è siliciu elettronicu.

Allora cumu uttene u siliciu monocristalinu da u siliciu policristalinu?U metudu più cumuni hè u metudu di pulling direttu, induve u polisilicuu hè postu in un crucible di quartz è riscaldatu cù una temperatura di 1400 ° C tenuta à a periferia, chì pruduce un funnu di polisilicu.Di sicuru, questu hè precedutu da immergendu un cristallu di sementa in ellu è avè u bastone di disegnu portà u cristallu di sementa in a direzzione opposta mentre chì lentamente è verticalmente tiranu da u siliciu fusu.U silicu policristalinu si fusione à u fondu di u cristallu di sumente è cresce in a direzzione di u lattice di cristalli di sumente, chì dopu esse tiratu è rinfriscatu si sviluppa in una sola barra di cristalli cù a stessa orientazione di u lattice cum'è u cristallu di sumente internu.Infine, i wafers monocristalli sò tumbled, cut, ground, chamfered, and polished to produce the all-important wafers.

Sicondu a taglia tagliata, i wafers di siliciu ponu esse classificati cum'è 6 ", 8", 12 ", è 18 ".A più grande hè a dimensione di l'ostia, più chips ponu esse tagliati da ogni wafer, è u più bassu u costu per chip.
2.Three passi impurtanti in a trasfurmazioni di silicium in wafers

In particulare, a trasfurmazioni di silicium in wafers pò esse divisa in trè tappe: raffinazione è purificazione di silicium, crescita di siliciu unicu cristalu, è furmazione di wafer.

In a natura, u siliciu si trova in generale in forma di silicate o diossidu di siliciu in sabbia è grava.A materia prima hè posta in un fornu à arcu elettricu à 2000 ° C è in presenza di una fonte di carbone, è l'alta temperatura hè aduprata per reagisce u diossidu di siliciu cù u carbonu (SiO2 + 2C = Si + 2CO) per ottene silicium di qualità metallurgica ( purezza circa 98%).Tuttavia, sta purezza ùn hè micca abbastanza per a preparazione di cumpunenti elettronichi, cusì deve esse purificatu più.U siliciu di qualità metallurgica trituratu hè cloruratu cù clorur di l'idrogenu gassoso per pruduce silane liquidu, chì hè dopu distillatu è ridottu chimicamente da un prucessu chì rende polysilicon d'alta purezza cù una purezza di 99.9999999999% cum'è siliciu elettronicu.

Allora cumu uttene u siliciu monocristalinu da u siliciu policristalinu?U metudu più cumuni hè u metudu di pulling direttu, induve u polisilicuu hè postu in un crucible di quartz è riscaldatu cù una temperatura di 1400 ° C tenuta à a periferia, chì pruduce un funnu di polisilicu.Di sicuru, questu hè precedutu da immergendu un cristallu di sementa in ellu è avè u bastone di disegnu portà u cristallu di sementa in a direzzione opposta mentre chì lentamente è verticalmente tiranu da u siliciu fusu.U silicu policristalinu si fusione à u fondu di u cristallu di sumente è cresce in a direzzione di u lattice di cristalli di sumente, chì dopu esse tiratu è rinfriscatu si sviluppa in una sola barra di cristalli cù a stessa orientazione di u lattice cum'è u cristallu di sumente internu.Infine, i wafers monocristalli sò tumbled, cut, ground, chamfered, and polished to produce the all-important wafers.

Sicondu a taglia tagliata, i wafers di siliciu ponu esse classificati cum'è 6 ", 8", 12 ", è 18 ".A più grande hè a dimensione di l'ostia, più chips ponu esse tagliati da ogni wafer, è u più bassu u costu per chip.

Perchè u siliciu hè u materiale più adattatu per fà chips?

Teoricamente, tutti i semiconduttori ponu esse aduprati cum'è materiali di chip, ma i mutivi principali perchè u siliciu hè u materiale più adattatu per fà chips sò i seguenti.

1, secondu a classificazione di u cuntenutu elementale di a terra, in ordine: ossigenu> siliciu> aluminiu> ferru> calcium> sodium> potassium ...... pò vede chì u silicuu classificatu secondu, u cuntenutu hè enormu, chì permette ancu u chip per avè un fornimentu quasi inesauribile di materie prime.

2, i pruprietà chimichi di l'elementu di siliciu è e pruprietà di u materiale sò assai stabili, u transistor più anticu hè l'usu di materiale semiconductor germanium per fà, ma perchè a temperatura supera i 75 ℃, a conduttività serà un grande cambiamentu, fattu in una junction PN dopu à u reversu. corrente di fuga di germaniu cà di siliciu, cusì a selezzione di l'elementu di siliciu cum'è un materiale di chip hè più apprupriatu;

3, a tecnulugia di purificazione di l'elementu di siliciu hè maturu, è pocu costu, oghje a purificazione di siliciu pò ghjunghje à 99,9999999999%.

4, u materiale di siliciu stessu hè micca tossicu è innocu, chì hè ancu unu di i mutivi impurtanti per quessa hè sceltu cum'è materiale di fabricazione per chips.