सिलिकॉन वेफर क्या है? इसका उपयोग किसके लिए होता है?

यह संभव है कि बहुत से लोग अपने रोजमर्रा के जीवन में सिलिकॉन वेफर के संपर्क में आए हों या उसका उपयोग भी किया हो, हालांकि शायद उन्हें इसका एहसास नहीं हुआ। जिन लोगों ने कंप्यूटर और स्मार्टफोन जैसे उपकरणों का उपयोग किया है, उन्होंने निश्चित रूप से इस तकनीक के साथ बातचीत की है। सिलिकॉन वेफर्स के एक प्रमुख आपूर्तिकर्ता के रूप में, हमसे अक्सर प्रश्न पूछे जाते हैं, जैसे "सिलिकॉन वेफर वास्तव में क्या है?" और "इसके उपयोग क्या हैं?" इस लेख में, हमारा लक्ष्य सिलिकॉन वेफर्स का व्यापक परिचय प्रदान करना है।

सेमीकंडक्टर उपकरणों, एमईएमएस और उससे आगे के उत्पादन के लिए, वेफरप्रो में हम सिलिकॉन वेफर उत्पादों की एक विस्तृत श्रृंखला पेश करते हैं। इसमें विभिन्न अभिविन्यास, प्रतिरोधकता, मोटाई और व्यास में प्राइम, टेस्ट और पुनः प्राप्त ग्रेड सिलिकॉन वेफर्स शामिल हैं।

सिलिकॉन वेफर क्या है?

सिलिकॉन वेफर्स अर्धचालकों के उत्पादन के लिए आवश्यक सामग्री हैं, जो लगभग सभी प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में पाए जाते हैं जो लोगों के जीवन को बेहतर बनाते हैं। सिलिकॉन ब्रह्मांड में दूसरा सबसे प्रचुर तत्व है और इसका उपयोग मुख्य रूप से प्रौद्योगिकी और इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में अर्धचालक के रूप में किया जाता है।

कई लोगों ने अपने जीवन में कभी न कभी असली सिलिकॉन वेफर का सामना किया होगा। इस अल्ट्रा{1}फ्लैट डिस्क को दर्पण जैसी फिनिश के लिए सावधानीपूर्वक पॉलिश किया गया है। इसके अलावा, इसकी सतह में सूक्ष्म अनियमितताएं हैं, जो इसे पृथ्वी पर सबसे चपटी वस्तु बनाती है। यह बेहद साफ है, अशुद्धियों और सूक्ष्म कणों से मुक्त है, जो महत्वपूर्ण गुण हैं जो इसे आधुनिक अर्धचालकों के लिए आदर्श सब्सट्रेट सामग्री बनाते हैं।

सिलिकॉन के निर्माण के लिए कई विधियाँ हैं, जिनमें क्षैतिज ब्रिजमैन विधि, क्षैतिज ग्रेडिएंट फ़्रीज़ विधि, ऊर्ध्वाधर ग्रेडिएंट फ़्रीज़ विधि, ऊर्ध्वाधर ब्रिजमैन विधि और कज़ोक्राल्स्की पुलिंग विधि शामिल हैं।

विकास प्रक्रिया के दौरान, सिलिकॉन वेफर की शुद्धता को उसके इच्छित उपयोग के अनुसार बदलने के लिए डोपेंट पेश किया जा सकता है। ये अशुद्धियाँ सिलिकॉन के इलेक्ट्रॉनिक गुणों को संशोधित कर सकती हैं, जो इसके विशिष्ट उत्पादन उद्देश्य के लिए महत्वपूर्ण हैं।

विकास प्रक्रिया के दौरान जोड़े जाने वाले सामान्य डोपेंट में एल्यूमीनियम, बोरॉन, नाइट्रोजन, इंडियम और गैलियम शामिल हैं। डोपेंट कब पेश किए जाते हैं इसके आधार पर, अर्धचालक को या तो पतित या बाह्य के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है।

सिलिकॉन वेफर का उपयोग किस लिए किया जाता है?

1. अर्धचालक

यद्यपि अन्य कंडक्टरों का उपयोग अधिक विशिष्ट अनुप्रयोगों में किया जाता है, उच्च तापमान और कमरे के तापमान दोनों पर, इसकी असाधारण गतिशीलता के कारण सिलिकॉन सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला अर्धचालक बना हुआ है।

जो चीज़ सिलिकॉन को इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए एक उत्कृष्ट विकल्प बनाती है, वह है अन्य सामग्रियों की तुलना में अपने कंडक्टरों के माध्यम से विद्युत धाराओं को अधिक कुशलता से प्रवाहित करने की इसकी क्षमता।

2. इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में सिलिकॉन वेफर्स

सिलिकॉन वेफर्स जैसे अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले चिप्स और माइक्रोचिप्स दोनों के उत्पादन में आवश्यक हैं।

सिलिकॉन वेफर्स के माध्यम से बहने वाली विद्युत धाराओं के अद्वितीय गुणों के कारण, ये अर्धचालक आईसी (एकीकृत सर्किट) के निर्माण के अभिन्न अंग हैं। IC इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में विभिन्न क्रियाओं के लिए नियंत्रण इकाइयों के रूप में कार्य करते हैं।

सिलिकॉन वेफर एकीकृत सर्किट में मुख्य घटक है। सरल शब्दों में, एकीकृत सर्किट एक विशिष्ट कार्य को करने के लिए इकट्ठे किए गए विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक घटकों का एक संयोजन है।

सिलिकॉन अर्धचालक प्रौद्योगिकियों का आधार है। वेफर अनिवार्य रूप से अर्धचालक सामग्री का एक पतला टुकड़ा है, जो माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए सब्सट्रेट के रूप में कार्य करता है जो वेफर पर या उसके अंदर रखे जाते हैं।

यद्यपि सिलिकॉन वेफर्स उन्नत तकनीकी उपकरणों से निकटता से जुड़े हुए प्रतीत हो सकते हैं जो केवल सपनों में मौजूद होते हैं, वे अधिकांश लोगों की तुलना में हमारे बहुत करीब हैं! सिलिकॉन वेफर्स कंप्यूटर, स्मार्टफोन, मोबाइल डिवाइस और यहां तक ​​कि टायर प्रेशर सेंसर सिस्टम में भी पाए जाते हैं।

3. सिलिकॉन वेफर्स के अन्य उपयोग

अल्ट्रा-शुद्ध सिलिकॉन वेफर्स एकीकृत सर्किट बनाने के लिए एक आदर्श मंच प्रदान करते हैं जो सभी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए आवश्यक हैं। इन वेफर्स का उपयोग अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:

माइक्रोप्रोसेसर - कोर चिप्स जो कंप्यूटर और स्मार्टफोन चलाते हैं

DRAM और फ़्लैश मेमोरी - चिप्स पर अरबों सिलिकॉन आधारित मेमोरी सेल पाए गए

सीएमओएस सेंसर - छवि सेंसर जो स्मार्टफोन कैमरे और अन्य उपकरणों में प्रकाश कैप्चर करते हैं

विद्युत उपकरण - विशिष्ट डिज़ाइन जो इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों में बिजली को नियंत्रित करते हैं

एमईएमएस - सिलिकॉन से बने छोटे यांत्रिक और इलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम

ऑप्टिकल सर्किट - वेवगाइड और फोटोनिक उपकरण जो प्रकाशिकी को एकीकृत करते हैं

सिलिकॉन वेफर्स कैसे बनाये जाते हैं - चरण दर चरण

सिलिकॉन वेफर्स का उत्पादन एक जटिल प्रक्रिया के माध्यम से किया जाता है जिसमें कई महत्वपूर्ण चरण शामिल होते हैं। वेफरप्रो के अधिकांश मानक और कस्टम सिलिकॉन वेफर्स कड़े गुणवत्ता नियंत्रण के तहत इन्हीं सख्त प्रक्रियाओं का उपयोग करके निर्मित किए जाते हैं।

1. पिंड का बढ़ना

उच्च -शुद्धता वाले पॉलीसिलिकॉन को Czochralski प्रक्रिया का उपयोग करके पिघलाया जाता है और एक एकल क्रिस्टल पिंड में क्रिस्टलीकृत किया जाता है। सिल्लियां 2 मीटर से अधिक लंबी हो सकती हैं और उनका वजन सैकड़ों किलोग्राम हो सकता है। इलेक्ट्रॉनिक्स में इष्टतम प्रदर्शन के लिए पिंड में असाधारण रूप से शुद्ध क्रिस्टल संरचना होनी चाहिए, क्योंकि कोई भी अशुद्धता कार्यक्षमता को महत्वपूर्ण रूप से ख़राब कर सकती है।

2. फ्लैट या नॉच ग्राइंडिंग

एक बार जब सिलिकॉन पिंड लगभग दोषरहित हो जाता है, तो अगले चरण में इसके किनारों के साथ सपाट सतहों या पायदानों को पीसना शामिल होता है। यह बाद की प्रक्रियाओं के लिए पिंड को सही ढंग से संरेखित करने में मदद करता है। सटीक कटिंग के लिए सिलिकॉन क्रिस्टल का उन्मुखीकरण महत्वपूर्ण है।

3. टुकड़ा करना

इसके बाद आंतरिक व्यास वाली आरी या तार वाली आरी का उपयोग करके सिल्लियों को आमतौर पर 0.2 मिमी से 1.5 मिमी मोटी डिस्क में काटा जाता है। एक पिंड से सैकड़ों वेफर्स काटे जा सकते हैं।

4. किनारा पीसना

वेफर्स निर्माण के लिए तैयार होने से पहले, काटने के दौरान बनी सूक्ष्म दरारें और दरारों को हटाने के लिए किनारों को पीस दिया जाता है। यह परिधि को चिकना करता है और किनारों को मजबूत करता है।

5. लैपिंग

वेफर्स को अपघर्षक कणों और रासायनिक घोल से लेपित दो घूमने वाले पैडों के बीच रखा जाता है, जिससे वेफर के दोनों किनारों को चिकना कर दिया जाता है।

6. नक़्क़ाशी

नक़्क़ाशी किसी भी शेष सूक्ष्म कण और कणों को हटा देती है, जिससे परमाणु पैमाने पर सतह और अधिक शुद्ध हो जाती है।

7. पॉलिश करना

न्यूनतम दोषों के साथ दर्पण जैसी चिकनी सतह प्राप्त करने के लिए वेफर्स को पॉलिश किया जाता है।

8. सफाई

अंत में, वेफर्स किसी भी शेष संदूषक को हटाने के लिए गीले रासायनिक सफाई स्नान से गुजरते हैं।

सिलिकॉन वेफर विनिर्माण का त्वरित सारांश

कदम	विवरण
1. सी सिलिकॉन पिंड	Czochralski प्रक्रिया का उपयोग करके एक एकल क्रिस्टलीय सिलिकॉन पिंड विकसित करें
2. समतल या पायदान पीसना	टुकड़े करने के लिए ठीक से संरेखित करने के लिए पिंड के किनारों के साथ फ्लैट या पायदान को पीसें
3. टुकड़ा करना	कच्चे सिलिकॉन वेफर्स बनाने के लिए सिलिकॉन पिंड को डिस्क में काटें
4. किनारा पीसना	किसी भी दरार या दरार को हटाने के लिए कटे हुए वेफर्स के किनारों को पीस लें
5. लैपिंग	वेफर सतहों को समतल और चिकना करने के लिए अपघर्षक पैड और घोल का उपयोग करें
6. नक़्क़ाशी	शेष असमानताओं और सतह के कणों को हटाने के लिए रासायनिक स्नान का उपयोग करें
7. पॉलिश करना	अत्यधिक चिकनी और सपाट वेफर सतह प्राप्त करने के लिए अंतिम पॉलिशिंग लागू करें
8. सफाई	किसी भी बचे अवशेष को हटाने के लिए वेफर्स को अच्छी तरह साफ करें

सिलिकॉन वेफर्स की मुख्य विशिष्टताएँ

व्यास - 1 इंच से 12 इंच से अधिक, सबसे आम आकार 150 मिमी, 200 मिमी और 300 मिमी हैं

मोटाई - आम तौर पर 0.2-1.5 मिमी

1 μm से कम समतलता - सहनशीलता

1 एनएम भिन्नता के तहत सतह खत्म -

वांछित सतह तल को उजागर करने के लिए क्रिस्टल अभिविन्यास - परमाणुओं को पंक्तिबद्ध किया गया

डोपिंग - आंतरिक या ट्रेस बोरॉन/फॉस्फोरस के साथ

कसकर नियंत्रित प्रक्रियाओं के माध्यम से दोष घनत्व - को न्यूनतम किया गया

इलेक्ट्रॉनिक्स में सिलिकॉन का संक्षिप्त इतिहास

1947 में ट्रांजिस्टर के विकास ने भारी वैक्यूम ट्यूबों की जगह, इलेक्ट्रॉनिक्स में एक क्रांतिकारी बदलाव को चिह्नित किया। सिलिकॉन अपनी प्रचुरता और बेहतर गुणों के कारण अर्धचालकों के लिए प्रमुख सामग्री बन गया।

वर्ष	मील का पत्थर
1958	चार ट्रांजिस्टर वाला पहला सिलिकॉन एकीकृत सर्किट
1968	पहली सिलिकॉन DRAM मेमोरी चिप
1971	2300 ट्रांजिस्टर वाला पहला माइक्रोप्रोसेसर
1981	आईबीएम ने 29000 ट्रांजिस्टर सीपीयू वाला पहला पर्सनल कंप्यूटर पेश किया
2012	1.4 बिलियन ट्रांजिस्टर के साथ इंटेल आइवी ब्रिज प्रोसेसर

सिलिकॉन वेफर्स का अर्थशास्त्र

सिलिकॉन वेफर्स का वैश्विक बाजार 2027 तक 17 अरब डॉलर तक पहुंचने की उम्मीद है। अधिक शक्तिशाली और कुशल उपकरणों की मांग वेफर उत्पादन में वृद्धि को जारी रख रही है।

 

 

नए अनुप्रयोगों को शक्ति देने वाले सिलिकॉन चिप्स की मजबूत मांग में वृद्धि के साथ...

सिलिकॉन वेफर्स का वैश्विक बाजार 2027 तक 17 बिलियन डॉलर तक पहुंचने की उम्मीद है, वेफर का आकार पारंपरिक 200 मिमी से बड़े 300 मिमी प्रारूप में स्थानांतरित हो रहा है, जिससे बड़े वेफर्स और उत्पादन सुविधाओं में बड़ा निवेश हो रहा है।

उन्नत डिस्प्ले और संचार प्रौद्योगिकियों की बढ़ती मांग भी विदेशी यौगिक सेमीकंडक्टर वेफर बाजार की वृद्धि को बढ़ावा दे रही है, जिसमें GaAs और InP जैसी सामग्रियां शामिल हैं, जिनकी वार्षिक बिक्री अब $ 5 बिलियन से अधिक हो गई है। तमाम प्रगति के बावजूद, सरल लेकिन शक्तिशाली सिलिकॉन वेफर सिलिकॉन माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स की रीढ़ बना हुआ है, जो आधुनिक जीवन में गहराई से एकीकृत है।

सिलिकॉन वेफर्स एकीकृत सर्किट और माइक्रोचिप्स के उत्पादन के लिए एक महत्वपूर्ण आधार हैं जो विभिन्न उद्योगों में इलेक्ट्रॉनिक्स को शक्ति प्रदान करते हैं। जैसे-जैसे तेज, अधिक किफायती और अधिक शक्तिशाली उपकरणों की मांग हर साल तेजी से बढ़ रही है, इन महत्वपूर्ण अर्धचालक सब्सट्रेट्स का उत्पादन भी तीव्र गति से बढ़ रहा है।

2019 में हर महीने 12 मिलियन से अधिक सिलिकॉन वेफर्स का उत्पादन किया गया। इसका मतलब है कि वैश्विक स्तर पर सालाना 150 मिलियन से अधिक इकाइयों का उत्पादन किया गया। सिर्फ पांच साल पहले, 2014 में, वार्षिक उत्पादन लगभग 100 मिलियन था। 2025 तक, पूर्वानुमानों का अनुमान है कि हर साल 300 मिलियन से अधिक वेफर्स का उत्पादन किया जाएगा, उत्पादन में लगातार वृद्धि होगी।

इस वृद्धि का मुख्य चालक छोटे और तेज़ चिप्स की निरंतर खोज है। चिप्स की प्रत्येक नई पीढ़ी एक छोटे क्षेत्र में अधिक कंप्यूटिंग शक्ति फिट करती है, जिसका अर्थ है कि प्रत्येक वेफर से अधिक चिप्स का उत्पादन किया जा सकता है। इस तीव्र प्रगति, जिसे अक्सर मूर के नियम के रूप में जाना जाता है, ने ट्रांजिस्टर की लागत में कमी के कारण मांग को पूरा करने के लिए वेफर्स की आपूर्ति में वृद्धि की है।

नए उत्पाद लॉन्च, जैसे कि iPhones या गेमिंग कंसोल, मांग में अचानक वृद्धि का कारण बनते हैं, जो नई क्लीनरूम सुविधाओं में निरंतर निवेश से पूरा होता है। जबकि शुरुआती वेफर्स केवल एक इंच व्यास के थे, आधुनिक 300 मिमी सिलिकॉन डिस्क बड़े पैमाने की अर्थव्यवस्था को सक्षम करते हैं। अग्रणी सेमीकंडक्टर कंपनियाँ अब ऐसे प्रोटोटाइप के साथ भी प्रयोग कर रही हैं जिनका व्यास 450 मिमी है।

वेफ़र निर्माण के लिए समर्पित उत्पादन स्थान लाखों वर्ग फुट में विस्तारित हो गया है, प्रत्येक उपकरण की लागत $100 मिलियन तक है। पिछले दशक में, टीएसएमसी और सैमसंग जैसे तकनीकी दिग्गजों ने वेफर निर्माण सुविधाओं में आधा ट्रिलियन डॉलर से अधिक का निवेश किया है, जो लघुकरण में अगली सफलता हासिल करने के लिए प्रतिस्पर्धा कर रहे हैं।

आज, टीएसएमसी, दुनिया की अग्रणी शुद्ध {{0}प्ले फाउंड्री, सालाना 100 मिलियन से अधिक वेफर्स का उत्पादन करती है। सैमसंग, अपने आंतरिक प्रभागों के साथ, मेमोरी से लेकर मोबाइल प्रोसेसर तक चिप्स की एक विस्तृत श्रृंखला का उत्पादन करने वाला एक प्रमुख खिलाड़ी है। इसके अलावा, SUMCO, GlobalFoundries, और SMIC जैसे चीनी निर्माता वैश्विक स्तर पर उत्पादित 50 मिलियन से अधिक अतिरिक्त वेफर्स में योगदान करते हैं।

मानक सिलिकॉन वेफर बिक्री का बाजार अभी भी 10 अरब डॉलर के फलते-फूलते उद्योग का प्रतिनिधित्व करता है, जो विभिन्न फैब के लिए विशेष डिजाइन की आपूर्ति करता है। ग्लोबल वेफर्स, एक अग्रणी खिलाड़ी, इस बढ़ती मांग को पूरा करने के लिए प्रति माह 2 मिलियन से अधिक वेफर्स भेजता है।

यह तेजी से बढ़ता उत्पादन सेमीकंडक्टर कंपनियों को, जो इन दोषरहित सिलिकॉन और सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट पर एकीकृत सर्किट का निर्माण करता है, वैश्विक आपूर्ति श्रृंखला में $500 बिलियन से अधिक के अपने विशाल वार्षिक राजस्व को बनाए रखने की अनुमति देता है।

तो, अगली बार जब आप अपने स्मार्टफोन की शक्ति का आनंद लें, तो इसे संभव बनाने में लगने वाली विशाल विनिर्माण क्षमता और पूंजी की सराहना करने के लिए कुछ समय निकालें। हमारा डिजिटल भविष्य वैश्विक निर्माण पाइपलाइनों के माध्यम से सालाना संसाधित होने वाले अरबों सिलिकॉन वेफर्स पर निर्भर करता है।