YONGA PLAKALARI
Elektronikte yonga plakası (wafer, dilim, substrat veya silisyum pul olarak da adlandırılır) entegre devrelerin imalatında ve fotovoltaikte güneş pilleri üretmek için kullanılan çoğunlukla kristalin silikondan (c-Si) mamül ince bir yarı iletken dilimdir. Yonga plakası, yerleşik mikroelektronik cihazlar için substrat(alttaş) görevi görür. Doping, iyon implantasyonu, aşıdırma (etching), çeşitli materyallerin ince film biriktirilmesi (deposition) ve fotolitografik desenleme gibi birçok mikrofabrikasyon işleminden geçer. Son olarak yonga plakası üzerinde elde edilen mikro devreler, dilimleme (dicing) ile ayrılır ve entegre devre olarak kullanmaya hazır hale getirilir. Yonga plakaları hemen hemen her modern elektronik üründe önemli bir bileşendir.
Konuyu biraz daha detaylandırmak gerekirse:
Silikon yonga plakası ince dilimlenmiş saf kristal parçasıdır. Dünyadaki en yaygın 2. element olan silikon, yaygın olarak kullanılan bir yarı iletkendir. Silikonu plaka haline getirmek için çeşitli yöntemler vardır. En popüler olanlar; Czochralski (Cz) çekme yöntemi ve Float Zone (FZ) büyütme yöntemidir. CZ yöntemi, optimum saflık için tipik olarak tek bir kristal yapıdan silikon yonga plakası üretmeyi içerir. FZ silikon yonga plakaları da oldukça saftır, bu sayede birçok elektronik ve teknoloji ürününün devrelerinde temeli oluşturur.
Yonga plakaları çoğunlukla Cz yöntemi kullanılarak elde edilir. Bahsi geçen bu yöntem, eritme işleminden bir “tohum” kristalinin çekilmesini içerir. Bu şekilde saf bir kristal silikon silindir büyütülür (ingot). Ingotun (külçe) tamamı tek silikon kristalden oluşturulduktan sonra plakalar tel kesme tekniği kullanılarak çıkarılır ve ince kristal silikon dilimleri yani silikon yonga plakaları elde edilir. Bu yonga plakaları birçok farklı kalınlıkta ve çapta üretilebilmektedir. Mesela 1 mm’den 450 mm’ye kadar değişen çaplara sahip yonga plakalarını rahatlıkla bulabilirsiniz.
Silikon Yonga Plakalarının Çeşitleri
Günümüzde yaygın olarak kullanılan başlıca iki çeşit silikon yonga plakası vardır;
Katkısız (undoped) silikon yonga plakası: Tamamen kristalize bir silikon şeklidir. Bu ideal bir yarı iletkendir ve aynı zamanda “içsel/asıl (instrinsic) silikon plaka” olarak da adlandırılır.
Katkılı (doped) silikon yonga plakası: Oluşumu sırasında silikon kristaline belirli safsızlıklar (katkı maddeleri) eklenerek imal edilir. P-tipi doping (katkılı) bir silikon yonga plakası bor eklenerek elde edilir. Arsenik, antimon ve fosfor gibi diğer elementlerin eklenmesi, N-tipi katkılı silikon yonga plakası üretilmesine yardımcı olur. P-tipi silikon yonga plakasında pozitif yüklü birkaç delik bulunurken, N-tipi silikon gofretin içinde negatif yüklü elektron vardır.
Silikon yonga plakası içerisindeki katkı maddesi seviyesi aşağıdaki şekillerde tanımlanmaktadır:
Ekstrinsik/dışsal (extrinsic) – Silikon kristalinde küçük ila orta miktarda katkı maddesi içerir.
Dejenere (degenerate) – Bu silikon yonga plakasının içinde yüksek düzeyde katkı maddeleri vardır.
Doping işlemi, silikon waferların (yonga plakası) elektriksel özelliklerini entegre etmek ve değiştirmek için gereklidir. Bu tipte ürüner araştırma ve geliştirme (Ar-Ge) endüstrileri tarafından giderek daha fazla talep edilir hale gelmiştir.
Silikon Yonga Plakası Uygulamaları
Günümüzün modern dünyasında silikon waferların kullanıldığı uygulama vardır. Cep telefonlarından uçaklara kadar kullanımda olan çok sayıda elektronik ekipman türü, bu yarı iletkeni esas olarak elektronik devrelerinde kullanır.
Silikon waferın sayısız uygulamaları şunlardır:
- Yarı iletkenlerin imalatı
- Dizüstü ve Masaüstü bilgisayarlar
- Mobil akıllı telefonlar, tablet telefonlar ve diğer giyilebilir akıllı araçlar
- Ev Aletleri
- Güneş pili Ar-Ge ve üretimi
- Otomobiller, havacılık ve drone teknolojisi
- AI (Yapay Zeka)
- Robotik
- IC’ler (Entegre Devreler)
- Mikroçipler
- İnce film biriktirme işlemi
- Kalibrasyon aletleri
- Yüksek güçlü uygulamalar (dedektörler ve sensör cihazları)
- MEMS fabrikasyonu
- Transistörler, diyotlar ve redresörler
- Opto-Elektronik bileşenler