1. L'escala de la puresa del silici
La indústria electrònica depèn del silici en formes progressivament més pures. El silici de grau-metal·lúrgic (entre el 98 i el 99% de puresa) es produeix en forns d'arc submergit i és la matèria primera de tota la cadena. Mitjançant la purificació i el refinament químics, es converteix en polisilici de grau -de semiconductors amb una puresa del 99,9999999% (9N) o superior, i després es converteix en lingots monocristal·lins que es tallen en hòsties per a la fabricació de dispositius. Cada pas afegeix valor i exigeix un control d'impureses més estricte.
2. Circuits integrats i dispositius discrets
Les hòsties de silici monocristal·lí són el substrat sobre el qual es fabriquen els circuits integrats. Transistors, xips lògics, dispositius de memòria i potència s'incorporen a la superfície de l'hòstia mitjançant processos de dopatge, litografia i estratificació. Els dispositius discrets com ara díodes, rectificadors i transistors de potència també utilitzen hòsties de silici o capes epitaxials. La qualitat del substrat de silici afecta directament el rendiment i el rendiment de cada dispositiu que s'hi fa.
3. Cèl·lules fotovoltaiques
La indústria solar és el segon gran consumidor de silici d'alta{0}}puresa. El silici de grau solar-, normalment de puresa de 6 N a 9 N, s'utilitza per produir hòsties monocristal·lines i multicristal·lines per a cèl·lules fotovoltaiques. Tot i que el requisit de puresa és inferior al dels xips lògics avançats, el volum és molt més gran i el cost per quilogram de silici purificat és un dels principals impulsors dels preus dels mòduls solars.
4. Sensors basats en silici-i dispositius especials
El silici s'utilitza per a una àmplia gamma de sensors, inclosos sensors de temperatura, sensors de pressió, acceleròmetres i sensors d'imatge, aprofitant les propietats mecàniques i elèctriques del material. El carbur de silici i el nitrur de silici, derivats de la mateixa cadena de subministrament de silici, s'utilitzen en electrònica de potència i dispositius MEMS on es requereix una temperatura o robustesa més alta.
5. La Cadena de Fabricació
Purificació:El silici de grau-metal·lúrgic es converteix en triclorosilà i es redueix a silici de grau-electrònic.
Creixement de cristalls:El creixement de Czochralski o zona flotant-produeix lingots monocristal·lins amb dopatge controlat.
Hòstia:els lingots es tallen, es llipen, es polien i es netegen en hòsties.
Fabricació:les hòsties es transformen en dispositius a les sales blanques.
6. Consideracions de qualitat i subministrament
Per als compradors de la cadena de subministrament d'electrònica, els paràmetres crítics són el nivell de puresa, el control de dopants, la qualitat del cristall i la consistència del material. Els preus i els terminis de lliurament segueixen l'equilibri entre la demanda de semiconductors, la demanda solar i la capacitat de polisilici. Els compradors han de verificar el certificat d'anàlisi i l'especificació de grau amb l'aplicació prevista, i han d'entendre que el silici metall de grau-metal·lúrgic no es pot utilitzar directament en electrònica sense una purificació addicional.
7. Preguntes freqüents
P1: Quina puresa de silici requereix l'electrònica?El polisilici de grau-semiconductor arriba al 99,9999999% (9N) o superior, mentre que les cèl·lules solars solen utilitzar material de 6N a 9N.
P2: S'utilitza silici metall directament en xips?No, el silici de grau-metal·lúrgic s'ha de purificar en polisilici de grau electrònic- i s'ha de fer créixer en hòsties monocristal·lines abans de la fabricació del xip.
P3: Quines són les principals aplicacions electròniques del silici?Circuits integrats, dispositius de potència discreta, cèl·lules fotovoltaiques, sensors i dispositius MEMS.
P4: Què és el silici de grau-solar?Silici d'alta-puresa, normalment de 6N a 9N, utilitzat per produir hòsties per a cèl·lules fotovoltaiques.
P5: Per què importa tant la puresa del silici?Les impureses creen defectes i dopatge no desitjat que redueixen el rendiment, el rendiment i la fiabilitat del dispositiu.
P6: Com es purifica el silici per a l'electrònica?Mitjançant la conversió a triclorosilà i la reducció a polisilici de grau electrònic-, seguida del creixement de cristalls i de l'oblea.
