Monocrystalline Silicon Growth Methods ၏ အလုံးစုံခြုံငုံသုံးသပ်ချက်

Monocrystalline Silicon Growth Methods ၏ အလုံးစုံခြုံငုံသုံးသပ်ချက်

1. Monocrystalline Silicon Development ၏ နောက်ခံ

နည်းပညာတိုးတက်မှုနှင့် မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်မြင့်စမတ်ထုတ်ကုန်များဝယ်လိုအားသည် နိုင်ငံတော်ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရေးတွင် ပေါင်းစပ် circuit (IC) လုပ်ငန်း၏ အဓိက အနေအထားကို ပိုမိုခိုင်မာစေပါသည်။ IC လုပ်ငန်း၏ အခြေခံအုတ်မြစ်အဖြစ်၊ semiconductor monocrystalline silicon သည် နည်းပညာဆိုင်ရာ ဆန်းသစ်တီထွင်မှုနှင့် စီးပွားရေးတိုးတက်မှုကို မောင်းနှင်ရာတွင် အရေးပါသောအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ပါသည်။

International Semiconductor Industry Association မှ အချက်အလက်များအရ ကမ္ဘာလုံးဆိုင်ရာ တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း wafer စျေးကွက်သည် အရောင်းပမာဏ ဒေါ်လာ ၁၂.၆ ဘီလီယံအထိ ရောက်ရှိခဲ့ပြီး တင်ပို့မှုမှာ ၁၄.၂ ဘီလီယံ စတုရန်းလက်မအထိ တိုးလာခဲ့သည်။ ထို့အပြင်၊ ဆီလီကွန် wafers များ၏ ၀ယ်လိုအားသည် တဖြည်းဖြည်း မြင့်တက်လာသည်။

သို့သော်၊ အောက်ဖော်ပြပါအတိုင်း စျေးကွက်ဝေစု၏ 85% ကျော်ကို ထိပ်တန်းပေးသွင်းသူငါးဦးဖြင့် ကမ္ဘာ့ဆီလီကွန် wafer လုပ်ငန်းသည် လွန်စွာစုစည်းလျက်ရှိသည်-

• Shin-Etsu Chemical (ဂျပန်)

• SUMCO (ဂျပန်)

• Global Wafers

• Siltronic (ဂျာမနီ)

• SK Siltron (တောင်ကိုရီးယား)

ဤ oligopoly သည် တင်သွင်းလာသော monocrystalline silicon wafers များအပေါ် တရုတ်နိုင်ငံ၏ ကြီးမားသော မှီခိုမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး နိုင်ငံ၏ ပေါင်းစပ်ပတ်လမ်းစက်မှုလုပ်ငန်း ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုကို ကန့်သတ်သည့် အဓိက ပိတ်ဆို့မှုများထဲမှ တစ်ခု ဖြစ်လာခဲ့သည်။

ဆီလီကွန် monocrystal ထုတ်လုပ်မှုကဏ္ဍတွင် လက်ရှိစိန်ခေါ်မှုများကို ကျော်လွှားနိုင်ရန်၊ သုတေသနနှင့် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရေးနှင့် ပြည်တွင်းထုတ်လုပ်မှုစွမ်းရည်များ အားကောင်းလာစေရန် ရင်းနှီးမြှုပ်နှံခြင်းသည် မလွှဲမရှောင်သာ ရွေးချယ်မှုတစ်ခုဖြစ်သည်။

2. Monocrystalline Silicon Material ၏ ခြုံငုံသုံးသပ်ချက်

Monocrystalline silicon သည် ပေါင်းစပ် circuit လုပ်ငန်း၏ အခြေခံအုတ်မြစ်ဖြစ်သည်။ ယနေ့အထိ၊ IC ချစ်ပ်များနှင့် အီလက်ထရွန်နစ်ပစ္စည်းများ၏ 90% ကျော်သည် monocrystalline silicon ကို အဓိကပစ္စည်းအဖြစ် အသုံးပြုထားသည်။ monocrystalline silicon နှင့် ၎င်း၏ မတူကွဲပြားသော စက်မှုလုပ်ငန်းသုံး အသုံးချမှုများအတွက် ကျယ်ပြန့်သော လိုအပ်ချက်ကို အကြောင်းအချက်များစွာကြောင့် သတ်မှတ်နိုင်သည်-

1. ဘေးကင်းရေးနှင့် Environmentally Friendly: ဆီလီကွန်သည် ကမ္ဘာမြေ၏ အပေါ်ယံလွှာတွင် ပေါများပြီး အဆိပ်မရှိသော၊ ပတ်ဝန်းကျင်နှင့် သဟဇာတဖြစ်မှု။

2. လျှပ်စစ်လျှပ်ကာ: ဆီလီကွန်သည် သဘာဝအတိုင်းလျှပ်စစ်လျှပ်ကာပစ္စည်းများကိုပြသပြီး အပူကုသမှုခံယူသောအခါတွင်၊ ၎င်းသည် လျှပ်စစ်ဓာတ်အားဆုံးရှုံးမှုကိုထိရောက်စွာကာကွယ်ပေးသည့်ဆီလီကွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်ကိုကာကွယ်သည့်အလွှာတစ်ခုအဖြစ်ဖွဲ့စည်းသည်။

3. ရင့်ကျက်ကြီးထွားမှုနည်းပညာ: ဆီလီကွန်ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်များတွင် နည်းပညာဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှု၏ရှည်လျားသောသမိုင်းကြောင်းက ၎င်းကို အခြားတစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းပစ္စည်းများထက် ပိုမိုခေတ်မီအောင်ပြုလုပ်ထားသည်။

ဤအချက်များသည် စက်မှုလုပ်ငန်း၏ ရှေ့တန်းတွင် monocrystalline silicon ကို ပေါင်းစပ်ထားသောကြောင့် ၎င်းကို အခြားပစ္စည်းများဖြင့် အစားထိုး၍မရပါ။

ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံအရ၊ monocrystalline silicon သည် အချိန်အပိုင်းအခြားအလိုက် ရာဇမတ်ကွက်အတွင်း စီစဥ်ထားသော ဆီလီကွန်အက်တမ်များမှ ပြုလုပ်ထားသော ပစ္စည်းဖြစ်ပြီး စဉ်ဆက်မပြတ်ဖွဲ့စည်းပုံဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် ချစ်ပ်ထုတ်လုပ်ရေး လုပ်ငန်း၏ အခြေခံဖြစ်သည်။

အောက်ဖော်ပြပါ ပုံကြမ်းသည် monocrystalline silicon ပြင်ဆင်မှု၏ ပြီးပြည့်စုံသော လုပ်ငန်းစဉ်ကို သရုပ်ဖော်သည်-

လုပ်ငန်းစဉ် ခြုံငုံသုံးသပ်ချက်:
Monocrystalline silicon သည် ဆီလီကွန်သတ္တုရိုင်းများမှ ဆင်းသက်လာပြီး သန့်စင်မှုအဆင့်များ ဆက်တိုက်ပြုလုပ်သည်။ ပထမဦးစွာ၊ polycrystalline silicon ကိုရရှိပြီး၊ ထို့နောက် crystal growth furnace တွင် monocrystalline silicon ingot အဖြစ် ကြီးထွားလာပါသည်။ ထို့နောက် ၎င်းကို လှီးဖြတ်၊ ပွတ်တိုက်ကာ ချပ်စ်ထုတ်လုပ်ရန်အတွက် သင့်လျော်သော ဆီလီကွန် wafers များအဖြစ် လုပ်ဆောင်သည်။

ဆီလီကွန် wafers များကို ပုံမှန်အားဖြင့် အမျိုးအစား နှစ်မျိုး ခွဲခြားထားပါသည်။photovoltaic အဆင့်နှင့်semiconductor အဆင့်. ဤအမျိုးအစားနှစ်မျိုးသည် ၎င်းတို့၏ဖွဲ့စည်းပုံ၊ သန့်ရှင်းမှုနှင့် မျက်နှာပြင်အရည်အသွေးတို့တွင် အဓိကအားဖြင့် ကွဲပြားသည်။

• ဆီမီးကွန်ဒတ်တာအဆင့် wafers99.999999999% အထိ ထူးခြားသော သန့်စင်မှု မြင့်မားပြီး monocrystalline ဖြစ်ရန် တင်းကြပ်စွာ လိုအပ်ပါသည်။

• Photovoltaic အဆင့် wafersသန့်စင်မှုနည်းပါးပြီး 99.99% မှ 99.9999% အထိ သန့်စင်မှုအဆင့်များ ရှိပြီး crystal quality အတွက် တင်းကြပ်သော လိုအပ်ချက်များ မရှိပါ။

ထို့အပြင်၊ semiconductor-grade wafers များသည် photovoltaic-grade wafers များထက် မျက်နှာပြင်ချောမွေ့မှုနှင့် သန့်ရှင်းမှုပိုမိုလိုအပ်ပါသည်။ semiconductor wafer များအတွက် မြင့်မားသော စံနှုန်းများသည် ၎င်းတို့၏ ပြင်ဆင်မှု၏ ရှုပ်ထွေးမှုနှင့် အသုံးချမှုများအတွက် ၎င်းတို့၏ နောက်ဆက်တွဲတန်ဖိုး နှစ်ခုလုံးကို တိုးစေသည်။

အောက်ဖော်ပြပါဇယားသည် အစောပိုင်း 4 လက်မ (100mm) နှင့် 6 လက်မ (150mm) wafers များမှ လက်ရှိ 8 လက်မ (200mm) နှင့် 12-inch (300mm) wafers များအထိ တိုးတက်လာသော semiconductor wafer သတ်မှတ်ချက်များ၏ ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်ကို ဖော်ပြထားပါသည်။

အမှန်တကယ် ဆီလီကွန် မိုနိုခရစ်စတယ် ပြင်ဆင်မှုတွင်၊ လျှောက်လွှာအမျိုးအစားနှင့် ကုန်ကျစရိတ်အချက်များပေါ်မူတည်၍ wafer အရွယ်အစား ကွဲပြားသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ မန်မိုရီချစ်ပ်များသည် 12 လက်မ wafers များကို အများအားဖြင့် အသုံးပြုကြပြီး ပါဝါကိရိယာများသည် 8 လက်မ wafers များကို အသုံးပြုလေ့ရှိကြသည်။

အချုပ်အားဖြင့်၊ wafer အရွယ်အစား၏ ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်သည် Moore's Law နှင့် စီးပွားရေးအချက်များ နှစ်ခုလုံး၏ ရလဒ်ဖြစ်သည်။ ပိုကြီးသော wafer အရွယ်အစားသည် တူညီသောလုပ်ဆောင်မှုအခြေအနေများအောက်တွင် ပိုမိုအသုံးပြုနိုင်သော ဆီလီကွန်ဧရိယာကို ကြီးထွားစေပြီး wafer အစွန်းများမှ စွန့်ပစ်ပစ္စည်းများကို လျော့နည်းစေပြီး ထုတ်လုပ်မှုကုန်ကျစရိတ်ကို လျှော့ချပေးပါသည်။

ခေတ်မီနည်းပညာဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုတွင် အရေးပါသောပစ္စည်းတစ်ခုအနေဖြင့် photolithography နှင့် ion implantation ကဲ့သို့သော တိကျသောလုပ်ငန်းစဉ်များမှတစ်ဆင့် semiconductor silicon wafers များသည် စွမ်းအားမြင့် rectifiers၊ transistor၊ bipolar junction transistors နှင့် switching devices များအပါအဝင် အမျိုးမျိုးသော အီလက်ထရွန်နစ်ပစ္စည်းများကို ထုတ်လုပ်နိုင်စေပါသည်။ ဤစက်ပစ္စည်းများသည် ဥာဏ်ရည်တု၊ 5G ဆက်သွယ်ရေး၊ မော်တော်ယာဥ်အီလက်ထရွန်နစ်ပစ္စည်းများ၊ အရာဝတ္ထုများ၏ အင်တာနက်နှင့် အာကာသယာဉ်များကဲ့သို့သော နယ်ပယ်များတွင် အဓိကအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်နေပြီး အမျိုးသားစီးပွားရေးဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုနှင့် နည်းပညာဆန်းသစ်တီထွင်မှု၏ အုတ်မြစ်ဖြစ်သည်။

3. Monocrystalline Silicon Growth နည်းပညာ

ဟိCzochralski (CZ) နည်းလမ်းအရည်ကျိုမှ အရည်အသွေးမြင့် monocrystalline ပစ္စည်းကို ဆွဲထုတ်ရန်အတွက် ထိရောက်သော လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ 1917 ခုနှစ်တွင် Jan Czochralski မှအဆိုပြုခဲ့သည်၊ ဤနည်းလမ်းကို The ဟုခေါ်သည်။အရည်ကြည်ဆွဲခြင်း။နည်းလမ်း။

လက်ရှိတွင်၊ CZ နည်းလမ်းကို အမျိုးမျိုးသော semiconductor ပစ္စည်းများ ပြင်ဆင်မှုတွင် တွင်ကျယ်စွာ အသုံးပြုနေပါသည်။ မပြည့်စုံသောစာရင်းဇယားများအရ၊ အီလက်ထရွန်းနစ်အစိတ်အပိုင်းများ၏ 98% ခန့်သည် monocrystalline silicon မှပြုလုပ်ထားပြီး 85% သည် CZ နည်းလမ်းကိုအသုံးပြု၍ ထုတ်လုပ်သည်။

CZ နည်းလမ်းသည် ၎င်း၏ အလွန်ကောင်းမွန်သော ပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေး၊ ထိန်းချုပ်နိုင်သော အရွယ်အစား၊ လျင်မြန်စွာ ကြီးထွားနှုန်းနှင့် ထုတ်လုပ်မှု ထိရောက်မှုတို့ကြောင့် နှစ်သက်သဘောကျသည်။ ဤလက္ခဏာများသည် CZ monocrystalline silicon ကို အီလက်ထရွန်နစ်လုပ်ငန်းတွင် အရည်အသွေးမြင့်၊ အကြီးစားဝယ်လိုအားကို ဖြည့်ဆည်းရန်အတွက် ဦးစားပေးပစ္စည်းဖြစ်လာစေသည်။

CZ monocrystalline silicon ၏ကြီးထွားမှုနိယာမသည်အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်သည်။

CZ လုပ်ငန်းစဉ်သည် မြင့်မားသောအပူချိန်၊ လေဟာနယ်နှင့် ပိတ်ထားသော ပတ်ဝန်းကျင်တစ်ခု လိုအပ်သည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်အတွက် အဓိကသော့ချက်မှာ စက်ကိရိယာဖြစ်သည်။crystal ကြီးထွားမီးဖိုထိုအခြေအနေများကို ဆောင်ရွက်ပေးသည်။

အောက်ဖော်ပြပါ ပုံသည် ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမီးဖိုတစ်ခု၏ တည်ဆောက်ပုံကို သရုပ်ဖော်သည်။

CZ လုပ်ငန်းစဉ်တွင်၊ သန့်စင်သော ဆီလီကွန်ကို သစ်သားပေါက်တွင် အရည်ပျော်ပြီး အစေ့ပုံဆောင်ခဲကို သွန်းသော ဆီလီကွန်ထဲသို့ ထည့်သွင်းသည်။ အပူချိန်၊ ဆွဲယူနှုန်းနှင့် crucible rotation speed၊ အက်တမ် သို့မဟုတ် မော်လီကျူးများကဲ့သို့သော ဘောင်များကို အတိအကျထိန်းချုပ်ခြင်းဖြင့် အစေ့ပုံဆောင်ခဲများနှင့် သွန်းသောဆီလီကွန်၏မျက်နှာပြင်တွင် အဆက်မပြတ်ပြန်လည်ဖွဲ့စည်းကာ စနစ်အေးသွားသည်နှင့် နောက်ဆုံးတွင် ပုံဆောင်ခဲတစ်လုံးဖြစ်လာသည်။

ဤပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုနည်းပညာသည် အရည်အသွေးမြင့်၊ ကြီးမားသော အချင်းရှိသော monocrystalline ဆီလီကွန်ကို တိကျသောပုံဆောင်ခဲလမ်းကြောင်းများဖြင့် ထုတ်လုပ်ပေးသည်။

ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်တွင် အောက်ပါတို့အပါအဝင် အဓိကအဆင့်များစွာ ပါဝင်ပါသည်။

1. disassembly နှင့် Loading: သလင်းကျောက်ကို ဖယ်ရှားပြီး မီးဖိုနှင့် အစိတ်အပိုင်းများဖြစ်သည့် ညစ်ညမ်းစေသော ဂရပ်ဖစ်၊ ဂရပ်ဖိုက် သို့မဟုတ် အခြားအညစ်အကြေးများမှ သေချာစွာ သန့်စင်ခြင်း။

2. ဖုန်စုပ်စက်နှင့် အရည်ပျော်ခြင်း။: စနစ်အား လေဟာနယ်တစ်ခုသို့ ဖယ်ထုတ်ပြီးနောက်တွင် အာဂွန်ဓာတ်ငွေ့မိတ်ဆက်ခြင်းနှင့် ဆီလီကွန်တာဝန်ခံ၏ အပူပေးခြင်းတို့ကြောင့်ဖြစ်သည်။

3. အရည်ကြည်ဆွဲခြင်း။: အစေ့ပုံဆောင်ခဲကို သွန်းသော ဆီလီကွန်ထဲသို့ နှိမ့်ချပြီး သင့်လျော်သော ပုံဆောင်ခဲဖြစ်မှုကို သေချာစေရန် ကြားခံအပူချိန်ကို ဂရုတစိုက် ထိန်းချုပ်ထားသည်။

4. ပခုံးနှင့် အချင်းထိန်းချုပ်မှု: ပုံဆောင်ခဲများ ကြီးထွားလာသည်နှင့်အမျှ တူညီသောကြီးထွားမှုကို သေချာစေရန် ၎င်း၏အချင်းကို ဂရုတစိုက်စောင့်ကြည့်ပြီး ချိန်ညှိထားသည်။

5. ကြီးထွားမှုနှင့် မီးဖိုချောင်ပိတ်ခြင်း အဆုံးသတ်: လိုချင်သောပုံဆောင်ခဲအရွယ်အစားကိုရရှိပြီးသည်နှင့်၊ မီးဖိုကိုပိတ်ပြီး crystal ကိုဖယ်ရှားသည်။

ဤလုပ်ငန်းစဉ်၏ အသေးစိတ်အဆင့်များသည် ဆီမီးကွန်ဒတ်တာထုတ်လုပ်ခြင်းအတွက် သင့်လျော်သော အရည်အသွေးမြင့်၊ အပြစ်အနာအဆာကင်းသော monocrystals ဖန်တီးမှုကို သေချာစေသည်။

4. Monocrystalline Silicon ထုတ်လုပ်မှုတွင် စိန်ခေါ်မှုများ

ကြီးမားသောအချင်း semiconductor monocrystals များထုတ်လုပ်ရာတွင် အဓိကစိန်ခေါ်မှုများထဲမှတစ်ခုမှာ ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း အထူးသဖြင့် ပုံဆောင်ခဲချို့ယွင်းချက်များကို ကြိုတင်ခန့်မှန်းခြင်းနှင့် ထိန်းချုပ်ခြင်းတွင် နည်းပညာဆိုင်ရာ ပိတ်ဆို့မှုများကို ကျော်လွှားခြင်းဖြစ်သည်-

1. Monocrystal အရည်အသွေး နှင့် အထွက်နှုန်း နည်းပါးခြင်း။: ဆီလီကွန်မိုနိုခရစ်စတယ်များ၏ အရွယ်အစား တိုးလာသည်နှင့်အမျှ ကြီးထွားမှုပတ်ဝန်းကျင်၏ ရှုပ်ထွေးမှုများ တိုးလာကာ အပူ၊ စီးဆင်းမှုနှင့် သံလိုက်စက်ကွင်းများကဲ့သို့ အကြောင်းရင်းများကို ထိန်းချုပ်ရန် ခက်ခဲစေသည်။ ၎င်းသည် တသမတ်တည်း အရည်အသွေးနှင့် မြင့်မားသော အထွက်နှုန်းများရရှိရန် တာဝန်ကို ရှုပ်ထွေးစေသည်။

2. မတည်ငြိမ်သော ထိန်းချုပ်မှု လုပ်ငန်းစဉ်: တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းဆီလီကွန်မိုနိုခရစ်စတယ်များ၏ ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်သည် အလွန်ရှုပ်ထွေးပြီး ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာနယ်ပယ်များစွာတွင် အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုရှိကာ ထိန်းချုပ်မှုတိကျမှုကို မတည်မငြိမ်ဖြစ်စေပြီး ထုတ်ကုန်အထွက်နှုန်းနည်းပါးစေသည်။ လက်ရှိထိန်းချုပ်မှုဗျူဟာများသည် crystal ၏ macroscopic dimensions များကို အဓိကအားဖြင့် အာရုံစိုက်ထားပြီး၊ အရည်အသွေးကို manual အတွေ့အကြုံပေါ်အခြေခံ၍ ချိန်ညှိနေဆဲဖြစ်ပြီး IC ချစ်ပ်များတွင် micro နှင့် nano fabrication အတွက် လိုအပ်ချက်များကို ပြည့်မီရန် ခက်ခဲစေသည်။

အဆိုပါစိန်ခေါ်မှုများကိုဖြေရှင်းရန်၊ ပေါင်းစပ်ဆားကစ်များတွင်အသုံးပြုရန်အတွက် တည်ငြိမ်ပြီး အရည်အသွေးမြင့်သော monocrystals ကြီးများထုတ်လုပ်မှုကိုသေချာစေရန်အတွက် ပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေးအတွက် အချိန်နှင့်တစ်ပြေးညီ၊ အွန်လိုင်းစောင့်ကြည့်ခြင်းနှင့် ခန့်မှန်းခြင်းနည်းလမ်းများ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရန် လိုအပ်ပါသည်။