Crecimiento de cristales

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El primer paso en la fabricación de un dispositivo semiconductor es obtener materiales semiconductores, como el germanio y el silicio, del nivel deseado de impurezas. Niveles de impureza de menos de una parte en mil millones (1 en 1.000.000.000) es necesario para la mayor parte de la fabricación de semiconductores de hoy.

La materia prima primero se somete a una serie de reacciones químicas y un proceso de refinación de zona. para formar un cristal policristalino del nivel de pureza deseado. Los átomos del cristal policristalino son dispuestos al azar, mientras que en el cristal deseado los átomos están dispuestos simétricamente, uniformemente, con estructura de celosía geométrica. La operación final antes de que tenga lugar la fabricación de semiconductores es la formación de un solo cristal de germanio o silicio. Esto se puede lograr utilizando la técnica de Czochralski o la técnica de la zona flotante.

El proceso de Czochralski o proceso consiste en un proceso para obtener lingotes monocristalino. Fue desarrollado por el científico polaco Jan Czochralski a partir de 1916. Este método es utilizado para obtener silicio monocristalino a través de un cristal semilla depositado en un baño

Silicio. Es muy utilizado en la industria electrónica para obtener obleas destinadas a la fabricación de transistores y circuitos integrados. Para hacerse una idea de la funcionalidad de este proceso en la industria de la microelectrónica, basta con señalar el hecho de que cada circuito integrado producido a partir de estas obleas mida 8 mm en cada lado hace que cada oblea sea especial se obtienen de 120 a 130 circuitos. Cada oblea se trata de modo que todos los circuitos se fabriquen al mismo tiempo pasar por el mismo proceso en el mismo momento.

El método consiste en un crisol (generalmente de cuarzo) lleno de un semiconductor fundido para Por ejemplo germanio. Controle la temperatura justo por encima del punto de fusión en lugar de Empiece a curar. Inserte una varilla que gira lentamente en el crisol y tenga en su extremo El mismo monocristal pequeño que el semiconductor sirve como semilla. Superficie de contacto El semiconductor fundido se agrega al cristal semilla para alinear su red. La forma luego crece con el cristal. El poste se eleva y cuelga del poste Se forma un monocristal cilíndrico. Finalmente, separe el lingote de la varilla y pase Purifica su zona.

Al controlar con precisión el gradiente de temperatura, la velocidad de tracción y la rotación, se puede lograr Extraer monocristales en forma de lingotes cilíndricos. Al controlar estos atributos, puede ajustar Espesor del lingote. El seguimiento puede evitar una inestabilidad indeseable de la masa fundida Y la visualización del campo de temperatura y la velocidad durante el crecimiento de los cristales.

Cuando la temperatura sube, el lingote se derrite, pero si baja, se forman agregados. No son monocristalinos. El proceso suele ser en una atmósfera inerte (como argón) y una cámara inerte (como

cuarzo.)

en una fábrica de aspecto extraño y futurista se producen las láminas de silicio que son la base de todos los microchips modernos[pic 9][pic 10][pic 11]

el silicio tiene propiedades especiales porque es lo que llamamos un semiconductor eso significa que dependiendo de cómo se ha tratado el silicio puede conducir o bloquear la corriente eléctrica es esta propiedad lo que lo hace perfecto como soporte para los millones de diminutos transistores necesarios para hacer un microprocesador moderno el problema es que como esos transistores son tan pequeños la base de silicio sobre la que descansan tiene que ser totalmente perfecta

llevó décadas perfeccionar el proceso de producción del silicio con una estructura monocristalina perfecta se empieza con silicio policristalino o polisilicio que se calienta a

1.420 grados celsius dentro de un horno especial sellado este horno ha sido purgado con gas argón para eliminar el aire

el lago de silicio fundido que obtienen se hace girar en un crisol entonces se introduce un cristal de silicio para que actúe como semilla este cristal tiene las dimensiones y la forma de un lápiz y gira en la dirección contraria mientras el silicio policristalino fundido se va enfriando el cristal que actúa como semilla se va separando a razón de un milímetro y medio por minuto el resultado es un solo cristal de silicio que pesa unos 200 kilos y tiene un diámetro de unos 200 milímetros el cristal es tan fuerte que soporta todo su peso con un solo hilo de 3 mm de espesor pero es muy quebradizo y ahora hay que cortarlo sin que se quiebre así que tras varias pruebas con productos químicos y rayos x- para comprobar su pureza y orientación molecular se mete en una cortadora de lonchas de silicio esta sierra de cable de 10 toneladas usa una red de cables muy delgados que se mueven muy rápidamente para producir obleas de silicio que tienen sólo dos tercios de milímetro de espesor y una pureza del 99 9999 99 % pero una vez cortado han quedado marcas microscópicas en la superficie así que hay que pulir las mediante un proceso llamado labrado pero incluso después de pasar por esta moderna pulidora las láminas no están suficientemente lisas así que hay que pulir las otra vez ahora mediante un proceso químico

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