چرا 80 درصد تراشه ها بر روی ویفرهای سیلیکونی تولید می شوند؟

امروزه می بینیم که بیش از 80 درصد تراشه ها از ویفرهای سیلیکونی تولید می شوند، نه از مواد محبوب امروزی مانند کاربید سیلیکون، آرسنید گالیوم، نیترید گالیوم و غیره. چرا اینطور است؟
معیارهای انتخاب مواد

0040-02544 بالاتنه، Dps Metal
هنگام انتخاب ماده ای که برای تولید تراشه مورد استفاده قرار می گیرد چندین فاکتور اصلی باید در نظر گرفته شود: خواص الکترونیکی: این ماده باید خواص نیمه هادی خوبی داشته باشد که بتواند به طور موثر حرکت الکترون ها را کنترل کند. ساختار کریستالی: برای کاهش عیوب و بهبود عملکرد تراشه، مواد باید ساختار تک کریستالی باکیفیت داشته باشند. هزینه: هزینه مواد برای تولید انبوه باید نسبتاً پایین باشد. پردازش پذیری: مواد باید به راحتی پردازش و آماده شوند و بتوانند با فرآیندهای تولید موجود سازگار شوند. پایداری حرارتی: مواد باید قادر به مقاومت در برابر تغییرات عملکرد در دماهای بالا در طول تولید باشند.

دلیل اینکه سیلیکون ماده انتخابی است
715-031986-005 محفظه واکنش Hsg Lwr
2.1 خواص نیمه هادی
سیلیکون یک ماده نیمه هادی عالی با فاصله باند 1.12 eV است که متوسط ​​و مناسب برای کار اکثر دستگاه های الکترونیکی است. سیلیکون همچنین دارای تحرک الکترون و حفره خوبی است که آن را برای ساخت تراشه‌های با کارایی بالا مناسب می‌کند.

2.2 ساختار کریستالی

0020-33806 Upper Chamber Dps + Poly
از سیلیکون می توان برای تولید تک بلورهای با کیفیت بالا و اندازه بزرگ با فرآیندهایی مانند روش Czochralski و روش مذاب ناحیه ای استفاده کرد. ساختار کریستالی سیلیکون کامل است و عیوب شبکه کم است که برای تولید مدارهای مجتمع با کارایی بالا مفید است.

2.3 هزینه
سیلیکون دومین عنصر فراوان در پوسته زمین است (حدود 26.7%) و ماده اولیه آن (کوارتز) بسیار فراوان و ارزان است. در مقایسه با سایر مواد نیمه هادی مانند آرسنید گالیم (GaAs) و کاربید سیلیکون (SiC)، هزینه های استخراج و آماده سازی سیلیکون به طور قابل توجهی کمتر است.

2.4 پردازش پذیری
سیلیکون دارای استحکام مکانیکی و پایداری شیمیایی خوبی است که به آن اجازه می دهد در برابر فرآیندهای تولید پیچیده مقاومت کند. فرآیندهای تولید نیمه هادی موجود (لیتوگرافی، انتشار، کاشت یون و غیره) همه بر اساس مواد سیلیکونی توسعه یافته اند، بنابراین فناوری پردازش ویفرهای سیلیکونی بالغ و کم هزینه است.

2.5 پایداری حرارتی

سیلیکون پایداری عالی در دماهای بالا دارد و قادر است ساختار کریستالی و خواص خود را در دماهای تا 1100 درجه ثابت نگه دارد. این اجازه می دهد تا سیلیکون با نیازهای مراحل فرآیند با دمای بالا در تولید تراشه مدرن سازگار شود.

چالش با مواد دیگر
اگرچه مواد دیگری مانند آرسنید گالیم (GaAs)، کاربید سیلیکون (SiC) و نیترید گالیم (GaN) نیز دارای خواص نیمه هادی عالی هستند، اما از نظر هزینه، پردازش پذیری، پایداری حرارتی و غیره چالش هایی را به همراه دارند:
آرسنید گالیم (GaAs): تحرک الکترون بالا، اما شکنندگی، هزینه ساخت بالا، و تهیه تک بلورهای با اندازه بزرگ دشوار است.

کاربید سیلیکون (SiC): شکاف باند وسیع برای کاربردهای با دمای بالا و فشار بالا، اما رشد کریستال‌ها دشوار و پرهزینه است.

نیترید گالیوم (GaN): دارای خواص الکترونیکی عالی و پایداری حرارتی است، اما سنتز مواد پیچیده و پرهزینه است.

در واقع، سیلیکون به عنوان یک ماده نیمه هادی دارای مزایای بسیاری از جمله خواص نیمه هادی خوب، ساختار کریستالی با کیفیت بالا، هزینه کم، فناوری پردازش بالغ و پایداری حرارتی عالی است. این عوامل سیلیکون را به ماده انتخابی برای ساخت تراشه تبدیل می کند، اگرچه مواد دیگر نیز در زمینه های کاربردی خاص مزایای منحصر به فرد خود را دارند.