ทำไมชิปสี่เหลี่ยมและเวเฟอร์ถึงกลม?

ในการแสดงผลของสาธารณะ แผ่นเวเฟอร์นั้นเป็นเวเฟอร์ซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์สูงทรงกลมบาง และบนเวเฟอร์ซิลิกอนที่มีความบริสุทธิ์สูงนี้สามารถนำไปแปรรูปเพื่อผลิตโครงสร้างส่วนประกอบวงจรได้หลากหลาย เพื่อให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์วงจรรวมที่มีฟังก์ชันทางไฟฟ้าเฉพาะ . ส่วนประกอบที่อัดแน่นจะถูกจัดวางอย่างประณีตบนวัสดุซิลิกอนโมโนคริสตัลไลน์ ซึ่งมีความเป็นระเบียบและเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส จะเห็นได้ว่าในการใช้งานจริงยังคงถูกตัดเวเฟอร์เป็นสี่เหลี่ยม

ทำไมเวเฟอร์ซิลิคอนถึงถูกสร้างเป็นทรงกลม? เหตุใดจึงเป็น "เวเฟอร์" ไม่ใช่ "คริสตัลสแควร์" เหตุใดจึงไม่มีชิปอยู่ในวงแหวนรอบนอกของเวเฟอร์บางอัน และวงจรเวเฟอร์บางตัวถูกวางบนเวเฟอร์ทั้งหมด และจะมีชิปที่ไม่สมบูรณ์ในวงแหวนรอบนอกของเวเฟอร์ เพื่อนที่คุ้นเคยกับกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์รู้ดีว่าก่อนที่ชิปจะถูกตัดและบรรจุ กระบวนการผลิตทั้งหมดจะดำเนินการบนเวเฟอร์ แต่ชิปที่เราเห็นนั้นล้วนเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส และเมื่อคุณทำชิปบนแผ่นเวเฟอร์ทรงกลม ก็จะมีบางพื้นที่ที่ไม่ได้ใช้งานอยู่เสมอ แล้วทำไมไม่ใช้เวเฟอร์สี่เหลี่ยมเพื่อเพิ่มการใช้งานล่ะ? เนื่องจากเวเฟอร์ (เดิมคือเวเฟอร์ซิลิคอน) ถูกตัดจากแท่งซิลิกอนทรงกระบอก ส่วนตัดขวางจึงเป็นได้เพียงวงกลมเท่านั้น

เวเฟอร์เหมาะกับการทำชิปมากกว่า "คริสตัลสแควร์"

การผลิตแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนสามารถสรุปได้เป็น 3 ขั้นตอนพื้นฐาน ได้แก่ การกลั่นและการทำให้บริสุทธิ์ของซิลิคอน การเติบโตของซิลิคอนแบบโมโนคริสตัลไลน์ การขึ้นรูปแผ่นเวเฟอร์

ประการแรกคือการทำให้ทรายซิลิกาบริสุทธิ์และการละลาย ในขั้นตอนนี้ โพลีซิลิคอนส่วนใหญ่ได้มาจากมาตรการต่างๆ เช่น การละลาย การทำให้บริสุทธิ์ และการกลั่น

ถัดไปคือกระบวนการเจริญเติบโตของซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ เป็นการเจริญเติบโตของซิลิคอน monocrystalline จากซิลิคอนละลาย โพลีซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์สูงถูกใส่ไว้ในเบ้าหลอมควอตซ์และให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงในบรรยากาศที่มีการป้องกันเพื่อละลาย แท่งซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่สามารถวาดในแนวตั้งได้โดยใช้ผลึกเมล็ดขนาดเล็กที่ค่อยๆ ลอยขึ้นมาจากการหลอมหมุน

ขั้นตอนสุดท้ายคือการขึ้นรูปเวเฟอร์ โดยทั่วไปแล้วแท่งซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์จะมีทรงกระบอก มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 3 นิ้วไปจนถึงมากกว่า 10 นิ้ว หลังจากที่แท่งซิลิคอนถูกหั่นและขัดเงาแล้ว จะได้เวเฟอร์ซิลิคอนชนิดโมโนคริสตัลไลน์หรือที่เรียกว่าเวเฟอร์

ปัจจุบันวิธี Czochralase เป็นวิธีที่ใช้กันมากที่สุดในการปลูกเวเฟอร์ นอกเหนือจากวิธี Czochralase แล้ว วิธีที่ใช้กันทั่วไปคือการหลอมโซนด้วย โดยรวมแล้ว แท่งซิลิกอนโมโนคริสตัลไลน์นั้นมีรูปทรงกระบอก และเวเฟอร์ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ที่ได้จากวิธีนี้จะเป็นทรงกลมตามธรรมชาติ ในความเป็นจริง แท่งซิลิกอนสามารถตัดเป็นทรงลูกบาศก์ก่อนที่จะหั่น เพื่อให้ได้ "คริสตัลสแควร์" โดยตรงเมื่อหั่นในภายหลัง แต่แท่งซิลิกอนที่ใช้ทำชิปไม่ทำเช่นนี้ ด้วยเหตุผลหลายประการ:

ประการแรกคือแบบกลมเหมาะสำหรับการเคลือบด้วยแสงมากกว่า นอกจากนี้ เนื่องจากการมีอยู่ของความเค้นที่ขอบ ความแข็งแรงของโครงสร้างของเวเฟอร์ทรงกลมจึงสูงกว่าเวเฟอร์สี่เหลี่ยมเช่นกัน เวเฟอร์ซิลิคอนจำเป็นต้องผ่านโฟโตลิธ การแกะสลัก การบดด้วยสารเคมี และกระบวนการอื่นๆ หลายครั้งก่อนที่จะกลายเป็นเวเฟอร์ และเวเฟอร์จะสะสมความเครียดมากขึ้นในวงแหวนรอบนอก ดังนั้นมุมที่แหลมคมของสี่เหลี่ยมจัตุรัสจะทำให้เกิดความเข้มข้นของความเค้นขอบ ซึ่งเสียหายได้ง่ายในกระบวนการผลิต และส่งผลต่อผลผลิตโดยรวม

โดยทั่วไป แผ่นเวเฟอร์ทรงกลมจะสะดวกกว่าสำหรับการผลิตชิปและให้ผลผลิตสูงกว่า ถ้าเวเฟอร์ที่ใช้ทำชิปไม่สะดวกที่จะทำเป็นสี่เหลี่ยม ทำไมทำชิปเป็นทรงกลมไม่ได้?

ชิปกลมนั้นทำยากกว่า

หลังจากเคลือบเวเฟอร์ซิลิคอน การพิมพ์หิน การแกะสลัก การฉีดไอออน และขั้นตอนอื่นๆ แล้ว ชิปจะถูกสร้างขึ้น แต่ในเวลานี้ชิปยังคง "ยาว" บนเวเฟอร์ และจำเป็นต้องตัดเพื่อให้กลายเป็นชิปแยกกัน

ชิปสี่เหลี่ยมสามารถตัดออกได้ด้วยการตัดเพียงไม่กี่ครั้ง เศษทรงกลม ฉันเกรงว่าจะใช้เวลาตัดมากกว่าสี่เหลี่ยมหลายเท่า ที่สำคัญชิปกลมไม่สามารถแก้ปัญหาพื้นที่ซิลิคอนเสียได้

ที่จริงแล้ว การอนุรักษ์พื้นที่เวเฟอร์ถือเป็นประเด็นสำคัญเสมอไป ยิ่งสามารถผลิตชิปบนเวเฟอร์ได้มากเท่าใด ประสิทธิภาพการผลิตก็จะยิ่งสูงขึ้นและต้นทุนของชิปตัวเดียวก็จะยิ่งต่ำลง ในปัจจุบันวิธีที่ดีที่สุดในการแก้ปัญหาประสิทธิภาพการผลิตคือการเพิ่มพื้นที่เวเฟอร์ซึ่งเป็นแคลคูลัสที่คุ้นเคย

เวเฟอร์ซิลิคอนเซลล์แสงอาทิตย์แบบสี่เหลี่ยม

นอกเหนือจากการผลิตชิปแล้ว เวเฟอร์ซิลิคอนยังเป็นส่วนสำคัญอย่างยิ่งของสนามไฟฟ้าโซลาร์เซลล์อีกด้วย

โครงสร้างแผงโซล่าเซลล์ (เซลล์เป็นซิลิคอน)

ขั้นแรกของกระบวนการเตรียมซิลิคอน monocrystalline ของเซลล์แสงอาทิตย์จะเหมือนกับซิลิคอน monocrystalline แบบชิป เหตุผลในการเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสก็ง่ายมาก หากเซลล์แสงอาทิตย์มีลักษณะกลม เซลล์หลายเซลล์ที่จัดเรียงไว้ตรงกลางแผงโซลาร์เซลล์จะปรากฏช่องว่าง ลดอัตราการแปลงโดยรวม เมื่อเทียบกับชิป ข้อกำหนดความบริสุทธิ์ของซิลิคอนสำหรับการผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะต่ำกว่าเล็กน้อย และมาตรฐานความบริสุทธิ์จะต้องอยู่ที่ 99.9999% เท่านั้น ซึ่งไม่สามารถเข้าถึง 99.9999999% ของการผลิตชิปได้

***สรุป***

ทำไมชิปถึงเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส? ชิปทรงกลมตัดยาก ขั้นตอนการบรรจุภัณฑ์ตามมาไม่สะดวกในการควบคุม และที่สำคัญที่สุด ชิปทรงกลมไม่สามารถแก้ปัญหาพื้นที่เวเฟอร์ที่สูญเปล่าได้ ทำไมเวเฟอร์ถึงกลม? ในกระบวนการผลิตชิป เวเฟอร์ทรงกลมจะสะดวกกว่าในการผลิตเนื่องจากปัจจัยทางกล และผลผลิตจะสูงกว่า และแท่งซิลิกอนจะมีทรงกระบอกตามธรรมชาติ และเวเฟอร์จะกลมตามธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม ในสนามไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ แผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนสี่เหลี่ยมไม่เปลืองพื้นที่เมื่อบรรจุแบตเตอรี่ ดังนั้นแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จึงมีรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส

Fountyl Technologies PTE Ltd มุ่งเน้นไปที่อุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ผลิตภัณฑ์หลัก ได้แก่: Pin chuck, หัวจับเซรามิกที่มีรูพรุน, เอฟเฟกต์ปลายเซรามิก, คานสี่เหลี่ยมเซรามิก, แกนหมุนเซรามิก ยินดีต้อนรับสู่การติดต่อและการเจรจา！