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A relação entre wafers e chips

Visão geral dos wafers

Para entender a relação entre wafers e chips, a seguir está uma visão geral dos principais elementos do conhecimento sobre wafers e chips.

(i) O que é uma bolacha

Wafers são wafers de silício usados ​​na produção de circuitos integrados de semicondutores de silício, que são chamados de wafers devido ao seu formato circular;eles podem ser processados ​​em wafers de silício para formar uma variedade de componentes de circuito e se tornarem produtos de circuito integrado com funções elétricas específicas.A matéria-prima dos wafers é o silício, e existe um suprimento inesgotável de dióxido de silício na superfície da crosta terrestre.O minério de dióxido de silício é refinado em fornos elétricos a arco, clorado com ácido clorídrico e destilado para produzir um polissilício de alta pureza com pureza de 99,99999999999%.

(ii) Matérias-primas básicas para wafers

O silício é refinado a partir da areia de quartzo e os wafers são purificados (99,999%) do elemento silício, que é então transformado em barras de silício que se tornam o material para semicondutores de quartzo para circuitos integrados.

(iii) Processo de fabricação de wafer

Wafers são o material básico para a fabricação de chips semicondutores.A matéria-prima mais importante para circuitos integrados semicondutores é o silício e, portanto, corresponde às pastilhas de silício.

O silício é amplamente encontrado na natureza na forma de silicatos ou dióxido de silício em rochas e cascalhos.A fabricação de wafers de silício pode ser resumida em três etapas básicas: refino e purificação de silício, crescimento de silício de cristal único e formação de wafer.

A primeira é a purificação do silício, onde a matéria-prima areia e cascalho é colocada em um forno elétrico a arco a uma temperatura de cerca de 2.000 °C e na presença de uma fonte de carbono.Em altas temperaturas, o carbono e o dióxido de silício presentes na areia e no cascalho sofrem uma reação química (o carbono combina-se com o oxigênio, deixando o silício) para obter silício puro com pureza de cerca de 98%, também conhecido como silício de grau metalúrgico, que não é puro o suficiente para dispositivos microeletrônicos porque as propriedades elétricas dos materiais semicondutores são muito sensíveis à concentração de impurezas.O silício de grau metalúrgico é, portanto, ainda mais purificado: o silício de grau metalúrgico triturado é submetido a uma reação de cloração com cloreto de hidrogênio gasoso para produzir silano líquido, que é então destilado e quimicamente reduzido por um processo que produz silício policristalino de alta pureza com uma pureza de 99,99999999999. %, que se torna silício de grau eletrônico.

Em seguida vem o crescimento do silício monocristalino, o método mais comum denominado tração direta (método CZ).Conforme mostrado no diagrama abaixo, o polissilício de alta pureza é colocado em um cadinho de quartzo e aquecido continuamente com um aquecedor de grafite envolvendo a parte externa, mantendo a temperatura em aproximadamente 1400 °C.O gás no forno geralmente é inerte, permitindo que o polissilício derreta sem criar reações químicas indesejadas.Para formar monocristais, a orientação dos cristais também é controlada: o cadinho é girado com o polissilício fundido, um cristal semente é imerso nele e uma haste de extração é transportada na direção oposta enquanto lenta e verticalmente o puxa para cima a partir do fusão de silício.O polissilício derretido adere à parte inferior do cristal semente e cresce para cima na direção do arranjo de rede do cristal semente.