CPU ve GPU için çipler böyle yapılır 2022

Gofretler veya gofretler, yarı iletken üretiminin temelidir. Bu yongalar sayesinde mikroişlemciler gibi yongalar düşük maliyetle seri üretilebilir. Ama… bu gofretlerin nasıl oluşturulduğunu biliyor muydunuz? Onlar neden yapılma? Burada tüm bunlar hakkında biraz daha öğreneceğiz.

Önceki kavramlar

saf silikon

Başlamadan önce, bir yarı iletken çipin veya cihazın oluşturulabilmesi için kristal bir yapı ve saf elektrik dereceli silikon (EGS) ile yapılması gerektiğine dikkat etmek önemlidir. Ancak pratikte bu tek kristalleri seri olarak üretmek ne ucuz ne de kolay. Daha sonra detaylandıracağımız bir süreç için olmasa da laboratuvarlarda yavaş ve pahalı bir şekilde elde edilebilirler.

Tek kristal nedir?

Tek kristal, içinde kirlilik veya kusur bulunmayan tek bir büyük kristal yapıdan oluşan bir parça metal veya yarı iletken malzemedir. Tek kristaller, bilgisayarlardan tıbbi ekipmanlara kadar ileri teknolojide inanılmaz derecede önemli ve kullanışlıdır. Entegre devrelerden güneş panellerine kadar her türlü üründe tek kristaller kullanılmaktadır. Tek kristaller genellikle silikon, germanyum ve kadmiyum tellür gibi metallerden ve yarı iletkenlerden oluşur. Bu malzemeler genellikle güneş panelleri, lazerler ve yüksek güçlü LED’ler gibi yüksek güçlü uygulamalarda kullanılır. Tek kristaller ayrıca teleskop lensleri ve aynalar ve optik ekipman veya transistörler gibi hassas uygulamalarda veya RAM, GPU vb. gibi bilgisayar çiplerinde de kullanılır.

kristal yarı iletken

Yarı iletken kristaller, Czochralski işlemi kullanılarak büyütülür. Czochralski işlemi sırasında kristal, eriyiğin dibine yerleştirilen bir tohum kristalinden büyür. Tohum kristali, tohum sabit bir hızda döndürülerek eriyik içinden yavaşça çekilir. Kristal, tohumun bir tarafında büyür ve diğer tarafı büyüyen kristalden uzak tutulur. Büyüyen kristal ince kalır ve kristalin kalınlığı tohumun dönüş hızıyla kontrol edilir. Yarı iletken kristal, kristal kafes içinde belirli bir yönelime sahip tek bir kristaldir.

silikon elde etmek

arena gofretkum, kahverengi

Silisyum yerkabuğunda çok miktarda bulunur, farklı türde kayalarda (kuvars) veya kumda bulunur.

Kristal büyümesi için silikon elde etmek için saf metalik silikon veya silikon içeriği en az %99 olan silikon dioksit (silika) kullanılabilir. Saf silikon, silikadan daha pahalıdır, ancak daha kaliteli kristaller de üretebilir. Silika bir kimyasal tedarikçiden satın alınmalıdır. Silikon genellikle, tüm safsızlık izlerini gidermek için iyice yıkanmış küçük gözenekli topaklar şeklinde sağlanır. Silika yerine saf silikon kullanırsanız, termal ayrışma yoluyla metalden kendi kristallerinizi büyütmeniz gerekecektir.

Silikon üç ana yöntemle elde edilebilir. İlk yöntem, çok saf silikon üretmek için bir elektrik ark fırını kullanır. Bu yöntem çok pahalıdır ve genellikle sadece büyük şirketler tarafından kullanılır. Silisyum üretmenin ikinci bir yöntemi, kuvarsı bir fırında eritmek ve daha sonra silikonu erimiş kuvarstan elektroliz yoluyla çıkarmaktır. Kuvars, silikon dioksit ve diğer bazı safsızlıkların doğal bir bileşimidir. Üçüncü yöntem, bir elektrik ark ocağında kum veya kuvarsitin (silikon açısından zengin bir kum) eritilmesini ve ardından silisyumun elektroliz yoluyla çıkarılmasını içerir. Üçüncü yöntemle üretilen silikon, ilk iki yöntemle üretilen kadar saf değildir. Ancak çok daha ucuzdur ve düşük kaliteli silikon yapmak için uygundur.

EGS elektronik sınıf silikon

Elektronik dereceli silikon (EGS), kuvars (silikon dioksit) ve karbonun çok yüksek sıcaklıklarda termal reaksiyonu ile yapılır. Silikon kristallerinin ve diğer silikon bazlı malzemelerin üretiminde kullanılır. Silikon Yumurtalar yüksek saflığa ve çok az safsızlığa sahiptir. Ayrıca diğer silikon türlerine göre çok saftır. Örn silikon ayrıca termal olarak çok kararlıdır, bu da onu yüksek sıcaklık uygulamaları için mükemmel kılar. Silikon Yumurtalar genellikle tüm kirlilik izlerini gidermek için iyice yıkanmış küçük gözenekli topaklar şeklinde satın alınır.

Bir çipin nasıl yapıldığına dair kılavuzumuzu okumanızı öneririz.

Süreç Czochralski

CZOCHRALSKI Oblea

Czochralski işlemi, tek kristalleri büyütmenin eski ve geleneksel bir yöntemidir, ancak aynı zamanda çok zordur. Mesele sadece erimiş bakırın içine biraz metal dökmek ve en iyisini ummak değil; Bu süreç, her şeyin yolunda gitmesini sağlamak için uzman bilgisi ve sezgi gerektirir. Bu makale size kendi kristallerinizi büyütmek için Czochralski sürecini kullanmaya başlamanız için gereken tüm bilgileri verecektir. İster deneyimli bir kimyager, ister meraklı bir hobici olun, bu adımlar sizi Czochralski işlemine ve evde kendi kristallerinizi yetiştirmeye başlamanızı sağlayacaktır. Daha fazlasını öğrenmek için okumaya devam edin…

Czochralski süreci nedir?

Czochralski süreci, Bridgman yöntemine dayanan tek bir kristal yetiştirme yöntemidir. Bu süreç, malzeme bilimi endüstrisinde tek kristalleri büyütmenin en yaygın yöntemidir. Czochralski işlemi, dikey (VB) veya yatay (HB) Bridgman tipi vakumlu kristal büyütme makinesinde (VCG) gerçekleşir. Kristal, yanal çekme tekniği (LPT) ile oluşturulur ve tek bir tohum kristalinden büyütülür. Eriyik içindeki tohum döndürülerek kristal eriyikten büyütülür ve kristal eriyikten dışarı çıkar. Daha sonra kristal, pota kaldırılarak, kristalin soğumasına izin verilerek ve daha sonra kristali eriyikten keserek çıkarılır.

Adım 1: Bir Tohum Kristali Yetiştirin

Czochralski sürecindeki ilk adım, bir tohum kristalinin yetiştirilmesidir. Çekirdek kristal, silikon veya germanyum gibi tek bir kristal yarı iletken malzemeden ince bir levhadır. Ayrıca tohumu bir arada tutmak ve eritmek için bir pota, biraz bakır ve dönen bir mekanizmaya ihtiyacınız olacak. Tohum kristalini asidik bir solüsyonda temizleyerek ve ardından ince bir bakır tabakasıyla kaplamak için erimiş bakıra daldırarak başlayacaksınız. Sonraki adımlar, tohum kristalini dönen bir mekanizmaya bağlamak ve tohumla birlikte potayı bir vakum odasına koymaktır. Katı hale gelene kadar eriyiğin sıcaklığını yavaşça düşürmeniz, tohumu soğumaya bırakmanız ve ardından sıcaklığı tekrar yavaşça yükseltmeniz gerekir.

2. Adım: Büyüme

Çekirdek kristal eriyik içinde büyüdüğünde ve ince bir yarı iletken kristal oluşturduğunda, kristalin katılaşmasına izin vermek için sıcaklığı tekrar yavaş yavaş düşürür ve ardından sıcaklığı tekrar yavaşça yükseltir. Kristal istenen kalınlığa ulaşana kadar sıcaklığı birkaç kez düşürme ve yükseltme işlemini yapacaksınız, ardından eriyiği tekrar erimiş hale getirmek için eriyiğin sıcaklığını yavaşça yükselteceksiniz. Kristal oluştuktan sonra, kristalin ve tohumun soğumasını sağlamak için tüm cihazın sıcaklığını yavaşça düşürürsünüz ve ardından cihazı vakum odasından çıkarabilirsiniz.

Bu işlemin sonunda külçe veya külçe olarak bilinen şeye ulaşılır. Birkaç metre uzunluğa ve bazı durumlarda 300 mm’den fazla çapa sahip olabilen büyük bir saf monokristal silikon silindirdir. Ama bu külçe gofrete dönüştürülmeli…

gofret elde etmek

gofret evet

Gofrete ulaşmak için tek kristalden elde edilen külçeyi işlemeye devam etmek gerekir ve izlenecek adımlar şunlardır:

  1. Külçe önce bir test sürecine tabi tutulur.
  2. Külçenin uçları daha sonra kesilir ve bir silindir şeklinde bırakılır.
  3. Şimdi külçeyi öğütme süreci geliyor.
  4. Kristalin oryantasyonu kontrol edilir ve işaretlenir (bazı gofretlerde kristal oryantasyonunu belirtmek için bir pah yapılır).
  5. İletkenlik testlerinden geçmeye devam ediyor.
  6. Sonra külçenin dilimler veya gofretler halinde kesildiği an gelir.
  7. Gofretler yüzeysel olarak işlenecektir (leplenmiş).
  8. Ayrıca kenarların pahlanması gibi başka işlemlerden de geçerler.
  9. Yüzeyi ayna gibi ve olabildiğince homojen bırakmak için yüzeyde kimyasal bir saldırının ve aynalı bir cilanın üretildiği andır.
  10. Kimyasal ve megasonik temizlik de yapılmaktadır.
  11. Her bir gofret veya gofret yeniden kontrol edilir.
  12. Bundan sonra gofret dökümhanede talaş yapımına başlamak için hazır olacaktır.

Piyasadaki en iyi işlemciler hakkındaki kılavuzumuzu okumanızı öneririz. Artık günümüzde üretilen tüm cipslerin temeli olan bu gofretlerin nasıl hazırlandığını biliyorsunuz…

Similar Posts

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *