Akopọ Ipari ti Awọn ọna Idagba Silicon Monocrystalline

Akopọ Ipari ti Awọn ọna Idagba Silicon Monocrystalline

1. Lẹhin ti Monocrystalline Silicon Development

Ilọsiwaju ti imọ-ẹrọ ati ibeere ti ndagba fun awọn ọja ijafafa ti o ga julọ ti ni imuduro siwaju si ipo pataki ti ile-iṣẹ iyika iṣọpọ (IC) ni idagbasoke orilẹ-ede. Gẹgẹbi okuta igun ile ti ile-iṣẹ IC, ohun alumọni monocrystalline semikondokito ṣe ipa pataki ni wiwakọ imotuntun imọ-ẹrọ ati idagbasoke eto-ọrọ.

Gẹgẹbi data lati International Semiconductor Industry Association, ọja wafer semikondokito agbaye de nọmba tita kan ti $ 12.6 bilionu, pẹlu awọn gbigbe ti o dagba si 14.2 bilionu square inches. Pẹlupẹlu, ibeere fun awọn wafers silikoni tẹsiwaju lati dide ni imurasilẹ.

Sibẹsibẹ, ile-iṣẹ wafer ohun alumọni agbaye jẹ ogidi pupọ, pẹlu awọn olupese marun ti o ga julọ ti o jẹ gaba lori 85% ti ipin ọja, bi o ṣe han ni isalẹ:

• Kemikali Shin-Etsu (Japan)

• SUMCO (Japan)

• Agbaye Wafers

• Siltronic (Germany)

• SK Siltron (Guusu koria)

Awọn abajade oligopoly yii ni igbẹkẹle iwuwo China lori awọn wafers ohun alumọni monocrystalline ti o wọle, eyiti o ti di ọkan ninu awọn igo bọtini ti o diwọn idagbasoke ti ile-iṣẹ iyika iṣọpọ ti orilẹ-ede.

Lati bori awọn italaya lọwọlọwọ ni eka iṣelọpọ ohun alumọni monocrystal semikondokito, idoko-owo ni iwadii ati idagbasoke ati okun awọn agbara iṣelọpọ inu ile jẹ yiyan eyiti ko ṣeeṣe.

2. Akopọ ti Monocrystalline Silicon Material

Ohun alumọni Monocrystalline jẹ ipilẹ ti ile-iṣẹ iyika iṣọpọ. Titi di oni, diẹ sii ju 90% ti awọn eerun IC ati awọn ẹrọ itanna ni a ṣe ni lilo ohun alumọni monocrystalline bi ohun elo akọkọ. Ibeere ibigbogbo fun ohun alumọni monocrystalline ati awọn ohun elo ile-iṣẹ oniruuru rẹ ni a le sọ si awọn ifosiwewe pupọ:

1. Aabo ati Ayika Friendly: Silikoni jẹ lọpọlọpọ ninu erupẹ Earth, ti kii ṣe majele, ati ore ayika.

2. Itanna idaboboSilikoni nipa ti ara ṣe afihan awọn ohun-ini idabobo itanna, ati lori itọju ooru, o ṣe apẹrẹ aabo ti ohun alumọni silikoni, eyiti o ṣe idiwọ pipadanu idiyele itanna.

3. Ogbo Growth Technology: Itan-akọọlẹ gigun ti idagbasoke imọ-ẹrọ ni awọn ilana idagbasoke ohun alumọni ti jẹ ki o ni ilọsiwaju pupọ ju awọn ohun elo semikondokito miiran lọ.

Awọn ifosiwewe wọnyi pa ohun alumọni monocrystalline ni iwaju ile-iṣẹ naa, ti o jẹ ki o jẹ aibikita nipasẹ awọn ohun elo miiran.

Ni awọn ofin ti igbekalẹ gara, ohun alumọni monocrystalline jẹ ohun elo ti a ṣe lati awọn ọta ohun alumọni ti a ṣeto sinu lattice igbakọọkan, ti o n ṣe igbekalẹ lemọlemọfún. O jẹ ipilẹ ti ile-iṣẹ iṣelọpọ ërún.

Aworan ti o tẹle n ṣe apejuwe ilana pipe ti igbaradi ohun alumọni monocrystalline:

Ilana Akopọ:
Ohun alumọni Monocrystalline jẹ yo lati irin silikoni nipasẹ lẹsẹsẹ awọn igbesẹ isọdọtun. Ni akọkọ, ohun alumọni polycrystalline ni a gba, eyiti o dagba lẹhinna si ohun alumọni monocrystalline ingot ninu ileru idagbasoke gara. Lẹhinna, o ti ge, didan, ati ni ilọsiwaju sinu awọn wafer silikoni ti o dara fun iṣelọpọ chirún.

Awọn wafer silikoni ni igbagbogbo pin si awọn ẹka meji:Fọtovoltaic-iteatisemikondokito-ite. Awọn oriṣi meji wọnyi yatọ ni pataki ni eto wọn, mimọ, ati didara dada.

• Semikondokito-ite wafersni iyasọtọ giga ti o ga julọ ti o to 99.999999999%, ati pe o jẹ dandan lati jẹ monocrystalline.

• Photovoltaic-ite wafersko ni mimọ, pẹlu awọn ipele mimọ ti o wa lati 99.99% si 99.9999%, ati pe ko ni iru awọn ibeere stringent fun didara gara.

Ni afikun, semikondokito-ite wafers nilo didan dada ti o ga julọ ati mimọ ju awọn wafers-grade photovoltaic. Awọn iṣedede giga fun awọn wafers semikondokito pọ si mejeeji idiju ti igbaradi wọn ati iye wọn ti o tẹle ni awọn ohun elo.

Atẹle ti o tẹle n ṣe ilana itankalẹ ti awọn pato wafer semikondokito, eyiti o ti pọ si lati ibẹrẹ 4-inch (100mm) ati 6-inch (150mm) wafers si 8-inch lọwọlọwọ (200mm) ati 12-inch (300mm) wafers.

Ni igbaradi ohun alumọni monocrystal gangan, iwọn wafer yatọ da lori iru ohun elo ati awọn idiyele idiyele. Fun apẹẹrẹ, awọn eerun iranti ni igbagbogbo lo awọn wafers 12-inch, lakoko ti awọn ẹrọ agbara nigbagbogbo lo awọn wafers 8-inch.

Ni akojọpọ, itankalẹ ti iwọn wafer jẹ abajade ti Ofin Moore mejeeji ati awọn ifosiwewe eto-ọrọ. Iwọn wafer ti o tobi julọ jẹ ki idagbasoke ti agbegbe ohun alumọni ti o ṣee ṣe diẹ sii labẹ awọn ipo iṣelọpọ kanna, idinku awọn idiyele iṣelọpọ lakoko ti o dinku egbin lati awọn egbegbe wafer.

Gẹgẹbi ohun elo to ṣe pataki ni idagbasoke imọ-ẹrọ ode oni, awọn ohun alumọni ohun alumọni semikondokito, nipasẹ awọn ilana deede gẹgẹbi fọtolithography ati gbin ion, mu iṣelọpọ ti ọpọlọpọ awọn ẹrọ itanna ṣiṣẹ, pẹlu awọn atunṣe agbara giga, awọn transistors, awọn transistors junction bipolar, ati awọn ẹrọ iyipada. Awọn ẹrọ wọnyi ṣe ipa pataki ni awọn aaye bii itetisi atọwọda, awọn ibaraẹnisọrọ 5G, ẹrọ itanna adaṣe, Intanẹẹti ti Awọn nkan, ati oju-aye afẹfẹ, ti o ṣe ipilẹ igun-ile ti idagbasoke eto-ọrọ orilẹ-ede ati imotuntun imọ-ẹrọ.

3. Monocrystalline Silicon Growth Technology

AwọnỌna Czochralski (CZ).jẹ ilana ti o munadoko fun fifa ohun elo monocrystalline ti o ga julọ lati yo. Dabaa nipa Jan Czochralski ni 1917, ọna yi ni a tun mo bi awọnCrystal Nfaọna.

Lọwọlọwọ, ọna CZ jẹ lilo pupọ ni igbaradi ti ọpọlọpọ awọn ohun elo semikondokito. Gẹgẹbi awọn iṣiro ti ko pe, nipa 98% awọn paati itanna ni a ṣe lati silikoni monocrystalline, pẹlu 85% ti awọn paati wọnyi ti a ṣe ni lilo ọna CZ.

Ọna CZ jẹ ojurere nitori didara gara ti o dara julọ, iwọn iṣakoso, oṣuwọn idagbasoke iyara, ati ṣiṣe iṣelọpọ giga. Awọn abuda wọnyi jẹ ki silikoni monocrystalline CZ jẹ ohun elo ti o fẹ fun ipade didara-giga, ibeere nla ni ile-iṣẹ itanna.

Ilana idagbasoke ti silikoni monocrystalline CZ jẹ bi atẹle:

Ilana CZ nilo awọn iwọn otutu giga, igbale, ati agbegbe pipade. Awọn bọtini itanna fun ilana yi ni awọnileru idagbasoke gara, eyi ti o dẹrọ awọn ipo.

Àwòrán ìsàlẹ̀ yìí ṣàkàwé ìgbékalẹ̀ ti ìléru ìdàgbàsókè gara.

Ninu ilana CZ, ohun alumọni mimọ ni a gbe sinu erupẹ kan, yo, ati pe a ti ṣe agbekalẹ irugbin kristali sinu ohun alumọni didà. Nipa ṣiṣakoso awọn aye deede gẹgẹbi iwọn otutu, oṣuwọn fifa, ati iyara yiyi crucible, awọn ọta tabi awọn ohun alumọni ni wiwo ti kristali irugbin ati ohun alumọni didà lemọlemọṣe atunto, imudara bi eto naa ṣe tutu ati nikẹhin ṣe agbekalẹ kirisita kan.

Ilana idagbasoke kirisita yii ṣe agbejade didara giga, ohun alumọni monocrystalline iwọn ila opin nla pẹlu awọn iṣalaye gara kan pato.

Ilana idagba pẹlu awọn igbesẹ bọtini pupọ, pẹlu:

1. Disassembly ati Loading: Yiyọ awọn gara ati daradara nu ileru ati irinše lati contaminants bi kuotisi, lẹẹdi, tabi awọn miiran impurities.

2. Igbale ati Yo: Awọn eto ti wa ni idasilẹ si igbale, atẹle nipa ifihan ti gaasi argon ati alapapo ti idiyele ohun alumọni.

3. Crystal Nfa: Awọn irugbin gara ti wa ni lo sile sinu didà ohun alumọni, ati awọn wiwo otutu ti wa ni fara dari lati rii daju dara crystallization.

4. Eji ejika ati Iṣakoso iwọn ila opin: Bi kristali ti n dagba, iwọn ila opin rẹ ti wa ni abojuto ni pẹkipẹki ati ṣatunṣe lati rii daju idagbasoke iṣọkan.

5. Ipari Idagba ati Tiipa Ileru: Ni kete ti iwọn gara ti o fẹ ti waye, ileru ti wa ni pipade, ati pe a ti yọ okuta momọ kuro.

Awọn igbesẹ alaye ninu ilana yii ṣe idaniloju ẹda ti didara giga, awọn monocrystals ti ko ni abawọn ti o dara fun iṣelọpọ semikondokito.

4. Awọn italaya ni Monocrystalline Silicon Production

Ọkan ninu awọn italaya akọkọ ni iṣelọpọ awọn monocrystals semikondokito iwọn ila opin nla wa ni bibori awọn igo imọ-ẹrọ lakoko ilana idagbasoke, ni pataki ni asọtẹlẹ ati ṣiṣakoso awọn abawọn gara:

1. Didara Monocrystal aisedede ati Ikore Kekere: Bi awọn iwọn ti awọn ohun alumọni monocrystals posi, awọn complexity ti awọn idagbasoke ayika, ṣiṣe awọn ti o soro lati sakoso okunfa bi awọn gbona, sisan, ati awọn aaye oofa. Eyi ṣe idiju iṣẹ ṣiṣe ti iyọrisi didara deede ati awọn eso ti o ga julọ.

2. Ilana Iṣakoso ti ko ni iduroṣinṣin: Ilana idagba ti awọn monocrystals silikoni semikondokito jẹ eka pupọ, pẹlu ọpọlọpọ awọn aaye ti ara ti o ni ibaraenisepo, ṣiṣe iṣakoso konge riru ati yori si awọn eso ọja kekere. Awọn ilana iṣakoso lọwọlọwọ ni idojukọ lori awọn iwọn macroscopic ti gara, lakoko ti o tun ṣatunṣe didara ti o da lori iriri afọwọṣe, ti o jẹ ki o nira lati pade awọn ibeere fun iṣelọpọ micro ati nano ni awọn eerun IC.

Lati koju awọn italaya wọnyi, idagbasoke ti akoko gidi, ibojuwo ori ayelujara ati awọn ọna asọtẹlẹ fun didara gara ni a nilo ni iyara, pẹlu awọn ilọsiwaju ninu awọn eto iṣakoso lati rii daju iduroṣinṣin, iṣelọpọ didara giga ti awọn monocrystals nla fun lilo ninu awọn iyika iṣọpọ.