来源:时间: 2024-10-29新闻中心
共用电子对的结构称为共价键(covalent bonding),德州仪器TI晶圆如何被生产出来
物理学家还是很聪明的,发明了一种长单晶的办法,叫柴可拉斯基法,可能方法就是以这名科学家名字命名的。行业也有一种直观的称呼,叫提拉法!因为在长单晶时就是把小的晶体往上拔!拔的时候速度有点慢,来看看这个装置:蓝色的圆棒就是单晶硅,在提拉的时候一边旋转一边往上拔,提拉法长出来的晶锭就是圆柱体了。再将长好的晶锭采用机械刀片进行切割,切成一片一片的圆盘状,便成了晶圆。有没有很眼熟?德州仪器TI晶圆就是这样被生产出来了。虽然我们得到了晶圆,此时的单晶硅电化学性能还不行,不能直接用来做芯片,工程师们于是想办法改造单晶硅的电化学性能。如何改造单晶硅呢?先深入了解一下硅元素,在元素周期表中,硅排列在第14位,硅原子最外层有4个电子,分别与周围4个原子共用4对电子,这种共用电子对的结构称为共价键(covalent bonding)。每个电子对组成一个共价键。左边这张图是单晶硅的晶体结构,为金刚石晶体结构。硅原子共用电子的情况,中间一个硅原子和四个硅兄弟共用电子。突然有一天,有个物理学家想到一个问题,要是硅家不是和硅兄弟共用电子,把其他兄弟拉进群会怎样?物理学家有一天把砷兄拉进了群,于是奇迹发生了:砷兄弟最外层有5个电子,其中4个电子找到了硅家的对象,另外一个电子单着了,这个电子成了无业游民,到处流窜,由于电子带有电荷,于是改变了硅家的导电性。此时的砷原子多提供了一个电子给硅家,因此砷原子被称为施主。硅家的自由电子多了以后,带负电的载流子增加,硅变成n型半导体。为啥叫N型?在英文里Negative代表负,取这个单词的第一个字母,就是N。既然可以拉电子多的砷元素进群,那么是否也可以拉电子少的硼原子进群?于是物理学家把硼原子拉进来试试。由于硼原子最外层只有3个电子,比硅少一个,于是本来2对电子的共价键现在成了只有一对电子,多了一个空位,成了带正电的空穴(hole)。