作为地壳中储量第二的元素,硅元素无处不在。但在自然界中,硅总是与其他元素结合在一起,例如:在沙子、石英和其他岩石中。而对于制造微芯片而言,需要纯净的单晶硅。而单晶硅制造的过程可以使用 Busch 普旭的真空泵在真空条件下形成。
现代社会对微芯片有着高度依赖。它们是电子设备背后的“大脑”,最常应用于娱乐和汽车行业。然而随着智能科技时代的深入发展,微芯片开始出现在一些意想不到的地方——儿童玩具、洗衣机,甚至是护照中。
一个晶体由多个晶体组成
每个微芯片的故事都始于多晶硅,这是一种由多个小晶体组成的硅。对于电子工业来说,所用的硅必须达到超高的纯度标准, 这意味着纯度通常要在 99.999% 到 99.999999999% 之间,即每十亿个硅原子中最多只能有一个非硅原子。为了制造微芯片,多晶硅必须转变成单晶体,即单晶硅。这对微型芯片的生产至关重要:否则,多晶硅晶体结构中的晶界和不规则性会影响成品微芯片的性能。单晶硅制造有几种方法,其中最常见的是在真空条件下生长硅晶体的切克劳斯基法(Czochralski method)。
籽晶生长单晶硅
单晶硅通过被称为“拉晶炉”的设备生产。这一名称涵盖了多种不同的技术,主要包括两个关键部分:真空炉和使晶体成形的拉伸机构。在真空炉的腔室内,多晶硅被加热到约 1410 °C 的极高温度。一小块被称为“籽晶”的单晶硅被放置在中央,在其旋转的同时被缓慢地向上拉升。籽晶会带动熔融的硅随之上升,在上升过程中固化成固体, 这样就形成了一根长长的圆柱形纯硅棒。熔融硅具有高活性,因此为了保持其高纯度,不能与周围空气接触。因此,需使用 Busch 普旭的真空泵将空气从腔体中抽空, 营造出一个无污染的生长环境,并最终得到最高品质的晶体, 可以继续其漫长的半导体制造之旅,最终 成为一颗微芯片。
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