Metallic kísill (kísilmálmur), sérstaklega í öfgafullri háhátíðarformi (rafrænu gráðu kísill, EG-Si), er hornsteinn hálfleiðaraiðnaðarins. Sérstakir eiginleikar þess gera kleift að framleiða háþróaða rafeindatæki. Hér að neðan eru lykilforrit þess:
1. Innbyggðar hringrásir (ICS) og örflögur
Hlutverk:Kísil er grunnefnið til að framleiða hálfleiðara skífur.
Ferli:
Ultra-pure silicon (>99.9999999% eða 9n hreinleika) er breytt íEinfrumkristallað sílikon ingotsí gegnumCzochralski (CZ) ferlieðaFlot Zone (FZ) aðferð.
Ingottar eru sneiðar í þunnar skífur (td 300 mm í þvermál) til IC -tilbúnings.
Lykilþættir:
Transistors:Kísilþurrkur eru dópaðir með þætti eins og bór (p-gerð) eða fosfór (n-gerð) til að búa til smára.
Örgjörvi:Milljarðar smára eru samþættir í flís til tölvu (td örgjörva, GPU).
2. Power Semiconductor tæki
Kísilbundin rafmagnstæki:
Díóða, MOSFETS, IGBTS:Notað í rafeindatækni til orkuviðskipta (td inverters, mótordrif).
Thyristors:Stjórna háum krafti í iðnaðarkerfi.
Kostur:Bandgap Silicon (1.1 eV) kemur jafnvægi á skilvirkni og kostnað fyrir meðalspennuforrit.
3. Minni franskar
Dram (Dynamic Random Access Memory):Geymir gögn tímabundið með kísilbundnum þéttum og smári.
Nand Flash minni:Óstöðug geymsla í SSDS, USB drifum og farsímum.
Ný tækni:
3d Nand:Stafla kísillög lóðrétt til að auka geymsluþéttleika.
4. Sólfrumur (ljósritun)
Silikon í sólargráðu (SOG-SI):
Polycrystalline eða monocrystalline kísilþurrkur umbreyta sólarljósi í rafmagn.
Skilvirkni: Monocrystalline silicon cells achieve >22% skilvirkni.
Ferli:
Málmvinnslu kísil er hreinsað í 6N - 7N hreinleika, kristallað síðan í ingots og sneiddi í sólarfrumur.
5. Skynjarar og MEMS
Ör -rafeindakerfi (MEMS):
Vélrænni stöðugleiki kísils og eindrægni við IC ferla gerir kleift að gera litlu skynjara (td hröðun, gyroscopes).
Ljósskynjarar:Kísil ljósritun greinir ljós í myndavélum og lidar kerfum.
6. Optoelectronics
Ljósdíóða (LED):Kísil undirlag eru notuð fyrir nokkrar innrauða ljósdíóða.
Ljósmyndar:Kísil-byggð tæki greina ljós í ljósleiðarasamskiptum.
7. Gefa framleiðslutækni
Lithography:Kísilþurrkur eru mynstraðir með því að nota UV eða EUV ljós til að búa til hringrás á nanometer mælikvarða.
Æting og útfelling:Kísildíoxíð (Sio₂) og kísilnítríð (Si₃n₄) lög eru notuð sem einangrunarefni eða grímur.
8. Ítarleg umbúðir
Í gegnum sílikon vias (TSVS):Virkja 3D flísastöflun fyrir afkastamikla tölvunarfræði.
Silicon interposers:Tengdu margar flísar í háþróaðri umbúðum (td AMD's Ryzen örgjörvum).
Lykileiginleikar sem keyra hálfleiðara notkun
Hálfleiðni:Dóps kísill stjórnar rafhegðun sinni (P-gerð/n-gerð).
Varma stöðugleiki:Þolir vinnslu með háum hitastigi (td oxun, dreifing).
Kristalbygging:Diamond Cubic grindurnar leyfa nákvæma atómstigsverkfræði.
Gnægð:Kísil er næstmesta þátturinn í jarðskorpunni og tryggir hagkvæmni.
Áskoranir og nýjungar
Hreinleika kröfur:Að fjarlægja bór (b) og fosfór (p) í undir-PPB stig er mikilvægt fyrir áreiðanleika tækisins.
Miniaturization:Extreme útfjólublá (EUV) lithography ýtir kísilþurrku vinnslu í 2nm hnúta.
Önnur efni:Meðan sílikon ræður ríkjum, efnasambönd einsGanOgSiceru notaðir fyrir hátíðni/hákúluskot.
