특히 초고대 형태 (전자 등급 실리콘, EG-SI)에서 금속 실리콘 (실리콘 금속)은 반도체 산업의 초석입니다. 고유 한 특성으로 고급 전자 장치를 생산할 수 있습니다. 다음은 주요 응용 프로그램입니다.
1. 통합 회로 (ICS) 및 마이크로 칩
역할:실리콘은 반도체 웨이퍼를 제조하기위한 기본 재료입니다.
프로세스:
Ultra-pure silicon (>99.9999999% 또는 9n 순도)가 변환됩니다단결정 실리콘 잉곳TH를 통해Czochralski (CZ) 공정또는플로트 존 (FZ) 방법.
IC 제작을 위해 잉곳은 얇은 웨이퍼 (예 : 300mm 직경)로 썰어집니다.
주요 구성 요소 :
트랜지스터 :실리콘 웨이퍼는 트랜지스터를 생성하기 위해 붕소 (p- 타입) 또는 인 (N- 타입)과 같은 원소로 도핑됩니다.
마이크로 프로세서 :수십억 개의 트랜지스터가 컴퓨팅을 위해 칩에 통합됩니다 (예 : CPU, GPU).
2. 전원 반도체 장치
실리콘 기반 전원 장치 :
다이오드, MOSFETS, IGBTS :에너지 변환 (예 : 인버터, 모터 드라이브)에 전력 전자 장치에 사용됩니다.
사이리스터 :산업 시스템의 고출력 응용 프로그램을 제어합니다.
이점:실리콘의 밴드 갭 (1.1 eV)은 중간 전압 응용 분야의 효율성과 비용의 균형을 유지합니다.
3. 메모리 칩
DRAM (Dynamic Random Access Memory) :실리콘 기반 커패시터 및 트랜지스터를 사용하여 일시적으로 데이터를 저장합니다.
NAND 플래시 메모리 :SSD, USB 드라이브 및 모바일 장치의 비 휘발성 저장.
새로운 기술 :
3d NAND :저장 밀도를 증가시키기 위해 실리콘 층을 수직으로 스택합니다.
4. 태양 전지 (태양 광)
태양열 실리콘 (SOG-SI) :
다결정 또는 단결정 실리콘 웨이퍼는 햇빛을 전기로 변환합니다.
능률: Monocrystalline silicon cells achieve >22% 효율성.
프로세스:
야금 실리콘은 6N -7N 순도로 정제 된 다음 잉곳으로 결정화되어 태양 전지로 슬라이스됩니다.
5. 센서와 밈
MEMS (Microelectromechanical Systems) :
실리콘의 기계적 안정성과 IC 공정과의 호환성은 소형화 된 센서 (예 : 가속도계, 자이로 스코프)를 가능하게합니다.
광학 센서 :실리콘 포토 다이오드는 카메라와 라이더 시스템에서 빛을 감지합니다.
6. 광전자
가벼운 방출 다이오드 (LED) :실리콘 기판은 일부 적외선 LED에 사용됩니다.
광 검출기 :실리콘 기반 장치는 광섬유 통신에서 빛을 감지합니다.
7. 웨이퍼 제조 기술
리소그래피 :실리콘 웨이퍼는 UV 또는 EUV 라이트를 사용하여 나노 미터 규모의 회로를 생성합니다.
에칭 및 증착 :이산화 실리콘 (SIO₂) 및 실리콘 질화물 (SI₃NI) 층은 절연체 또는 마스크로 사용됩니다.
8. 고급 포장
TSVS를 통과하는 실리콘 VIAS (TSV) :고성능 컴퓨팅을위한 3D 칩 스택을 활성화하십시오.
실리콘 개입 :고급 포장 (예 : AMD의 Ryzen 프로세서)에 여러 칩을 연결하십시오.
반도체 사용을 유도하는 주요 특성
반도성 :도핑 실리콘은 전기 거동 (P- 타입/N- 타입)을 제어합니다.
열 안정성 :고온 처리 (예 : 산화, 확산)를 견딜 수 있습니다.
결정 구조 :다이아몬드 입방 격자는 정확한 원자 수준의 엔지니어링을 허용합니다.
풍부:실리콘은 지각에서 두 번째로 풍부한 요소로 비용 효율성을 보장합니다.
도전과 혁신
순도 요구 사항 :붕소 (B) 및 인 (P)을 펜실베이니아 수준으로 제거하는 것은 장치 신뢰성에 중요합니다.
소형화 :극단적 인 자외선 (EUV) 리소그래피는 실리콘 웨이퍼 처리를 2nm 노드로 밀어 넣습니다.
대체 자료 :실리콘은 지배적이지만 화합물은 좋아합니다간그리고sic고주파/고출력 틈새 시장에 사용됩니다.
