by
Vật liệu bán dẫn – Silicon (Si)
Chất bán dẫn được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện, điện tử hàng ngày như máy tính cá nhân, TV, điện thoại thông minh, máy ảnh kỹ thuật số, thẻ IC, vv…Vật liệu bán dẫn được sử rộng dãi nhất trong ngành công nghiệp bán dẫn là Silic (ký hiệu hóa học = Si). Silic là nguyên tố phổ biến thứ hai trên trái đất sau oxy. Hầu hết Silic được tìm thấy trong đất và đá, nhưng nó cũng được chứa trong nước tự nhiên, cây cối và thực vật.
Tuy nhiên, trong tự nhiên Silic thường được tìm thấy ở dạng hợp chất với oxy, nhôm và magiê. Kết quả là, để thu được Silic tinh khiết chúng ta phải chiết xuất từ các hợp chất của chúng. Silic được sử dụng trong các thiết bị bán dẫn dưới dạng các mạch tích hợp (IC) đòi hỏi có cấu trúc đơn tinh thể và độ tinh khiết siêu cao "99,999999999%" (gọi là "eleven nines hay 11 số 9") và được tinh chế bằng rất nhiều quá trình xử lý khác nhau sau khi khai thác.
Cấu trúc đơn tinh thể là một cấu trúc trong đó các nguyên tử được sắp xếp một cách trật tự trong không gian ba chiều, các đơn vị cơ bản trong cách sắp xếp này được gọi là mạng tinh thể. Một đơn tinh thể là một mạng tinh thể trong một trật tự, sắp xếp liên tục. Mạng tinh thể của Silic có cấu trúc lập phương giống cấu trúc tinh thể của kim cương, trong đó mỗi nguyên tử Silic được liên kết với bốn nguyên tử silic ngần nhất. Silic là một nguyên tố rất phổ biến, và thường được sử dụng làm nguyên liệu chất bán dẫn vì cấu trúc ổn định của nó.
Việc tinh chế Silic tiêu tốn rất nhiều năng lượng. Tại Nhật Bản, nguyên liệu silic đã tinh chế thô (phôi) tới độ tinh khiết 98% được nhập khẩu từ Australia, Trung Quốc và Brazil, những nơi có giá điện tương đối rẻ.
Mạch tích hợp (IC- Integrated Circuit)
Một mạch tích hợp (IC) là một thiết bị điện tử được tạo thành từ nhiều thành phần có chức năng khác nhau như bóng bán dẫn, điện trở, tụ điện,…trên một tấm nền bán dẫn silicon, và được đóng gói kín chỉ để lộ ra các đầu kết nối (các chân). Hiện nay, kích thước nhỏ nhất của một linh kiện bên trong IC đã đạt đến giá trị giới hạn đo vô cùng nhỏ đó là bằng nanomet (VLSI-Very Large Scale Integration – Tích hợp quy mô rất lớn - hàng triệu đến hàng tỷ (106~ 109) bóng bán dẫn có trong 1 IC).
Các Radio bán dẫn, một thời là niềm đam mê của nhiều người, cấu tạo bao gồm một bảng mạch in với các bóng bán dẫn, điện trở, tụ điện và điốt rời rạc... được liên kết với nhau. Các IC hiện nay có mật độ tích hợp rất cao đã giúp thu nhỏ thiết bị khoảng 1/55000 kích thước, và thu nhỏ 3 tỷ lần về diện tích so với chiếc đài bán dẫn cổ điển. Nhờ có độ tích hợp cao, IC với rất nhiều loại chức năng nhúng bên trong đã tăng cường đáng kể hiệu suất của thiết bị điện tử.
Trong quá trình sản xuất, nhiều IC được tạo ra trên cùng một tấm wafer, sau đó người ta tiến hành cắt rời thành nhiều chip IC (Die). Chúng được đóng gói trong vỏ ngoài chắc chắn làm bằng vật liệu cách điện có độ dẫn nhiệt cao, với các đầu tiếp xúc (chân-pins) của mạch kéo dài ra khỏi thân IC. Dựa trên cấu hình chân mà phân ra nhiều dạng đóng gói IC. Dual In-line Package (DIP), Plastic Quad Flat Pack (PQFP) and Flip-Chip Ball Grid Array (FCBGA) là những ví dụ về các loại vỏ IC. Việc đóng vỏ này để tiện cho việc gắn các IC lên các bảng mạch in, và cũng là để bảo vệ cho nhân IC bên trong lớp vỏ.
Chất bán dẫn được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện, điện tử hàng ngày như máy tính cá nhân, TV, điện thoại thông minh, máy ảnh kỹ thuật số, thẻ IC, vv…Vật liệu bán dẫn được sử rộng dãi nhất trong ngành công nghiệp bán dẫn là Silic (ký hiệu hóa học = Si). Silic là nguyên tố phổ biến thứ hai trên trái đất sau oxy. Hầu hết Silic được tìm thấy trong đất và đá, nhưng nó cũng được chứa trong nước tự nhiên, cây cối và thực vật.
Tuy nhiên, trong tự nhiên Silic thường được tìm thấy ở dạng hợp chất với oxy, nhôm và magiê. Kết quả là, để thu được Silic tinh khiết chúng ta phải chiết xuất từ các hợp chất của chúng. Silic được sử dụng trong các thiết bị bán dẫn dưới dạng các mạch tích hợp (IC) đòi hỏi có cấu trúc đơn tinh thể và độ tinh khiết siêu cao "99,999999999%" (gọi là "eleven nines hay 11 số 9") và được tinh chế bằng rất nhiều quá trình xử lý khác nhau sau khi khai thác.
Cấu trúc đơn tinh thể là một cấu trúc trong đó các nguyên tử được sắp xếp một cách trật tự trong không gian ba chiều, các đơn vị cơ bản trong cách sắp xếp này được gọi là mạng tinh thể. Một đơn tinh thể là một mạng tinh thể trong một trật tự, sắp xếp liên tục. Mạng tinh thể của Silic có cấu trúc lập phương giống cấu trúc tinh thể của kim cương, trong đó mỗi nguyên tử Silic được liên kết với bốn nguyên tử silic ngần nhất. Silic là một nguyên tố rất phổ biến, và thường được sử dụng làm nguyên liệu chất bán dẫn vì cấu trúc ổn định của nó.
Việc tinh chế Silic tiêu tốn rất nhiều năng lượng. Tại Nhật Bản, nguyên liệu silic đã tinh chế thô (phôi) tới độ tinh khiết 98% được nhập khẩu từ Australia, Trung Quốc và Brazil, những nơi có giá điện tương đối rẻ.
Mạch tích hợp (IC- Integrated Circuit)
Một mạch tích hợp (IC) là một thiết bị điện tử được tạo thành từ nhiều thành phần có chức năng khác nhau như bóng bán dẫn, điện trở, tụ điện,…trên một tấm nền bán dẫn silicon, và được đóng gói kín chỉ để lộ ra các đầu kết nối (các chân). Hiện nay, kích thước nhỏ nhất của một linh kiện bên trong IC đã đạt đến giá trị giới hạn đo vô cùng nhỏ đó là bằng nanomet (VLSI-Very Large Scale Integration – Tích hợp quy mô rất lớn - hàng triệu đến hàng tỷ (106~ 109) bóng bán dẫn có trong 1 IC).
Các Radio bán dẫn, một thời là niềm đam mê của nhiều người, cấu tạo bao gồm một bảng mạch in với các bóng bán dẫn, điện trở, tụ điện và điốt rời rạc... được liên kết với nhau. Các IC hiện nay có mật độ tích hợp rất cao đã giúp thu nhỏ thiết bị khoảng 1/55000 kích thước, và thu nhỏ 3 tỷ lần về diện tích so với chiếc đài bán dẫn cổ điển. Nhờ có độ tích hợp cao, IC với rất nhiều loại chức năng nhúng bên trong đã tăng cường đáng kể hiệu suất của thiết bị điện tử.
Trong quá trình sản xuất, nhiều IC được tạo ra trên cùng một tấm wafer, sau đó người ta tiến hành cắt rời thành nhiều chip IC (Die). Chúng được đóng gói trong vỏ ngoài chắc chắn làm bằng vật liệu cách điện có độ dẫn nhiệt cao, với các đầu tiếp xúc (chân-pins) của mạch kéo dài ra khỏi thân IC. Dựa trên cấu hình chân mà phân ra nhiều dạng đóng gói IC. Dual In-line Package (DIP), Plastic Quad Flat Pack (PQFP) and Flip-Chip Ball Grid Array (FCBGA) là những ví dụ về các loại vỏ IC. Việc đóng vỏ này để tiện cho việc gắn các IC lên các bảng mạch in, và cũng là để bảo vệ cho nhân IC bên trong lớp vỏ.
Nguồn bài viết Redstarvietnam
0 comments: