كيفية صنع رقاقة سيليكون

كيفية صنع رقاقة سيليكون

A رقاقةهي شريحة من السيليكون بسمك 1 مليمتر تقريبًا، تتميز بسطحها الأملس للغاية بفضل عمليات دقيقة للغاية. ويُحدد الاستخدام اللاحق طريقة نمو البلورات المُستخدمة. ففي عملية تشوخرالسكي، على سبيل المثال، يُصهر السيليكون متعدد البلورات، ثم تُغمس بلورة بذرة رفيعة للغاية في السيليكون المنصهر. بعد ذلك، تُدار بلورة البذرة وتُسحب ببطء إلى الأعلى، لينتج عن ذلك بلورة أحادية ضخمة وثقيلة. ويمكن التحكم في الخصائص الكهربائية لهذه البلورة الأحادية بإضافة كميات صغيرة من مواد مُطعِّمة عالية النقاء. تُطعَّم البلورات وفقًا لمواصفات العميل، ثم تُصقل وتُقطع إلى شرائح. وبعد عدة خطوات إنتاجية إضافية، يتسلم العميل رقائق السيليكون المطلوبة في عبوات خاصة، مما يُتيح له استخدامها فورًا في خط إنتاجه.

عملية تشوخرالسكي

اليوم، يُنمّى جزء كبير من بلورات السيليكون الأحادية وفقًا لعملية تشوخرالسكي، التي تتضمن صهر السيليكون متعدد البلورات عالي النقاء في بوتقة من الكوارتز فائق النقاء، وإضافة الشوائب (عادةً البورون، والفوسفور، والزرنيخ، والأنتيمون). تُغمس بلورة بذرة رقيقة أحادية البلورة في السيليكون المنصهر، ثم تتشكل بلورة تشوخرالسكي كبيرة من هذه البلورة الرقيقة. ويؤدي التحكم الدقيق في درجة حرارة السيليكون المنصهر وتدفقه، ودوران البلورة والبوتقة، بالإضافة إلى سرعة سحب البلورة، إلى الحصول على سبيكة سيليكون أحادية البلورة عالية الجودة للغاية.

طريقة منطقة التعويم

تُعدّ البلورات الأحادية المصنّعة بتقنية منطقة التعويم مثاليةً للاستخدام في مكونات أشباه الموصلات عالية الطاقة، مثل ترانزستورات IGBT. تُثبّت سبيكة سيليكون متعددة البلورات أسطوانية الشكل فوق ملف حثّي. يساعد مجال كهرومغناطيسي بترددات الراديو على صهر السيليكون من الجزء السفلي من السبيكة. ينظم هذا المجال تدفق السيليكون عبر ثقب صغير في الملف الحثي وصولاً إلى البلورة الأحادية الموجودة أسفله (تقنية منطقة التعويم). تتم عملية التطعيم، عادةً باستخدام البورون أو الفوسفور، بإضافة مواد غازية.