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La relación entre obleas y chips

Resumen de obleas

Para comprender la relación entre las obleas y los chips, a continuación se ofrece una descripción general de los elementos clave del conocimiento sobre las obleas y los chips.

(i) ¿Qué es una oblea?

Las obleas son obleas de silicio utilizadas en la producción de circuitos integrados semiconductores de silicio, que reciben el nombre de obleas por su forma circular;se pueden procesar en obleas de silicio para formar una variedad de componentes de circuitos y convertirse en productos de circuitos integrados con funciones eléctricas específicas.La materia prima de las obleas es el silicio y existe un suministro inagotable de dióxido de silicio en la superficie de la corteza terrestre.El mineral de dióxido de silicio se refina en hornos de arco eléctrico, se clora con ácido clorhídrico y se destila para producir un polisilicio de alta pureza con una pureza del 99,99999999999%.

(ii) Materias primas básicas para obleas

El silicio se refina a partir de arena de cuarzo y las obleas se purifican (99,999 %) a partir del elemento silicio, que luego se convierte en varillas de silicio que se convierten en el material de los semiconductores de cuarzo para circuitos integrados.

(iii) Proceso de fabricación de obleas

Las obleas son el material básico para la fabricación de chips semiconductores.La materia prima más importante para los circuitos integrados de semiconductores es el silicio y, por tanto, corresponde a las obleas de silicio.

El silicio se encuentra ampliamente en la naturaleza en forma de silicatos o dióxido de silicio en rocas y gravas.La fabricación de obleas de silicio se puede resumir en tres pasos básicos: refinado y purificación del silicio, crecimiento de silicio monocristalino y formación de obleas.

La primera es la purificación del silicio, en la que la materia prima de arena y grava se introduce en un horno de arco eléctrico a una temperatura de unos 2.000 °C y en presencia de una fuente de carbono.A altas temperaturas, el carbono y el dióxido de silicio de la arena y la grava sufren una reacción química (el carbono se combina con el oxígeno, dejando silicio) para obtener silicio puro con una pureza de aproximadamente el 98%, también conocido como silicio de grado metalúrgico, que no es suficientemente puro para dispositivos microelectrónicos porque las propiedades eléctricas de los materiales semiconductores son muy sensibles a la concentración de impurezas.Por lo tanto, el silicio de calidad metalúrgica se purifica aún más: el silicio de calidad metalúrgica triturado se somete a una reacción de cloración con cloruro de hidrógeno gaseoso para producir silano líquido, que luego se destila y se reduce químicamente mediante un proceso que produce silicio policristalino de alta pureza con una pureza de 99,99999999999. %, que se convierte en silicio de grado electrónico.

Luego viene el crecimiento de silicio monocristalino, el método más común llamado extracción directa (método CZ).Como se muestra en el diagrama siguiente, se coloca polisilicio de alta pureza en un crisol de cuarzo y se calienta continuamente con un calentador de grafito que rodea el exterior, manteniendo la temperatura a aproximadamente 1400 °C.El gas en el horno suele ser inerte, lo que permite que el polisilicio se funda sin crear reacciones químicas no deseadas.Para formar monocristales, también se controla la orientación de los cristales: se hace girar el crisol con la masa fundida de polisilicio, se sumerge un cristal semilla en él y se lleva una varilla de tracción en la dirección opuesta mientras se tira lenta y verticalmente hacia arriba desde el fusión de silicio.El polisilicio fundido se adhiere al fondo del cristal semilla y crece hacia arriba en la dirección de la disposición reticular del cristal semilla.