மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் வளர்ச்சி முறைகளின் விரிவான கண்ணோட்டம்

மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் வளர்ச்சி முறைகளின் விரிவான கண்ணோட்டம்

1. மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் வளர்ச்சியின் பின்னணி

தொழில்நுட்பத்தின் முன்னேற்றம் மற்றும் உயர் திறன் கொண்ட ஸ்மார்ட் தயாரிப்புகளுக்கான வளர்ந்து வரும் தேவை ஆகியவை தேசிய வளர்ச்சியில் ஒருங்கிணைந்த சுற்று (IC) துறையின் முக்கிய நிலையை மேலும் உறுதிப்படுத்தியுள்ளன. IC துறையின் மூலக்கல்லாக, குறைக்கடத்தி மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் தொழில்நுட்ப கண்டுபிடிப்பு மற்றும் பொருளாதார வளர்ச்சியை இயக்குவதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.

சர்வதேச குறைக்கடத்தி தொழில் சங்கத்தின் தரவுகளின்படி, உலகளாவிய குறைக்கடத்தி வேஃபர் சந்தை விற்பனை எண்ணிக்கை $12.6 பில்லியனை எட்டியது, ஏற்றுமதி 14.2 பில்லியன் சதுர அங்குலமாக வளர்ந்தது. மேலும், சிலிக்கான் வேஃபர்களுக்கான தேவை தொடர்ந்து அதிகரித்து வருகிறது.

இருப்பினும், உலகளாவிய சிலிக்கான் வேஃபர் தொழில் மிகவும் குவிந்துள்ளது, கீழே காட்டப்பட்டுள்ளபடி, முதல் ஐந்து சப்ளையர்கள் சந்தைப் பங்கில் 85% க்கும் மேல் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றனர்:

• ஷின்-எட்சு கெமிக்கல் (ஜப்பான்)

• சும்கோ (ஜப்பான்)

• உலகளாவிய வேஃபர்கள்

• சில்ட்ரானிக் (ஜெர்மனி)

• எஸ்கே சில்ட்ரான் (தென் கொரியா)

இந்தத் தன்னலமற்ற தன்மை, இறக்குமதி செய்யப்பட்ட மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் வேஃபர்களை சீனா அதிகமாகச் சார்ந்திருக்க வழிவகுக்கிறது, இது நாட்டின் ஒருங்கிணைந்த சுற்றுத் துறையின் வளர்ச்சியைக் கட்டுப்படுத்தும் முக்கிய தடைகளில் ஒன்றாக மாறியுள்ளது.

குறைக்கடத்தி சிலிக்கான் மோனோகிரிஸ்டல் உற்பத்தித் துறையில் தற்போதைய சவால்களைச் சமாளிக்க, ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டில் முதலீடு செய்வதும், உள்நாட்டு உற்பத்தித் திறன்களை வலுப்படுத்துவதும் தவிர்க்க முடியாத தேர்வாகும்.

2. மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் பொருளின் கண்ணோட்டம்

ஒருங்கிணைந்த சுற்றுத் துறையின் அடித்தளமாக மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் உள்ளது. இன்றுவரை, 90% க்கும் மேற்பட்ட ஐசி சில்லுகள் மற்றும் மின்னணு சாதனங்கள் மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கானை முதன்மைப் பொருளாகப் பயன்படுத்தி தயாரிக்கப்படுகின்றன. மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கானுக்கும் அதன் பல்வேறு தொழில்துறை பயன்பாடுகளுக்கும் பரவலான தேவை பல காரணிகளால் கூறப்படலாம்:

1. பாதுகாப்பு மற்றும் சுற்றுச்சூழல் நட்பு: பூமியின் மேலோட்டில் சிலிக்கான் ஏராளமாக உள்ளது, நச்சுத்தன்மையற்றது மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்தது.

2. மின் காப்பு: சிலிக்கான் இயற்கையாகவே மின் காப்பு பண்புகளை வெளிப்படுத்துகிறது, மேலும் வெப்ப சிகிச்சையில், இது சிலிக்கான் டை ஆக்சைட்டின் ஒரு பாதுகாப்பு அடுக்கை உருவாக்குகிறது, இது மின் கட்டணம் இழப்பைத் திறம்பட தடுக்கிறது.

3. முதிர்ந்த வளர்ச்சி தொழில்நுட்பம்: சிலிக்கான் வளர்ச்சி செயல்முறைகளில் தொழில்நுட்ப வளர்ச்சியின் நீண்ட வரலாறு, மற்ற குறைக்கடத்தி பொருட்களை விட அதை மிகவும் நுட்பமானதாக மாற்றியுள்ளது.

இந்தக் காரணிகள் ஒன்றாக இணைந்து மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கானை தொழில்துறையின் முன்னணியில் வைத்திருக்கின்றன, இதனால் மற்ற பொருட்களால் அதை ஈடுசெய்ய முடியாததாக ஆக்குகிறது.

படிக அமைப்பைப் பொறுத்தவரை, மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட கால லட்டியில் அமைக்கப்பட்ட சிலிக்கான் அணுக்களிலிருந்து உருவாக்கப்பட்ட ஒரு பொருளாகும், இது தொடர்ச்சியான கட்டமைப்பை உருவாக்குகிறது. இது சிப் உற்பத்தித் துறையின் அடிப்படையாகும்.

பின்வரும் வரைபடம் ஒற்றைப் படிக சிலிக்கான் தயாரிப்பின் முழுமையான செயல்முறையை விளக்குகிறது:

செயல்முறை கண்ணோட்டம்:
மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் சிலிக்கான் தாதுவிலிருந்து தொடர்ச்சியான சுத்திகரிப்பு படிகள் மூலம் பெறப்படுகிறது. முதலில், பாலிகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் பெறப்படுகிறது, பின்னர் அது ஒரு படிக வளர்ச்சி உலையில் ஒரு மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் இங்காட்டாக வளர்க்கப்படுகிறது. பின்னர், அது வெட்டப்பட்டு, மெருகூட்டப்பட்டு, சிப் உற்பத்திக்கு ஏற்ற சிலிக்கான் வேஃபர்களாக பதப்படுத்தப்படுகிறது.

சிலிக்கான் செதில்கள் பொதுவாக இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன:ஒளிமின்னழுத்த தரம்மற்றும்குறைக்கடத்தி-தரம்இந்த இரண்டு வகைகளும் முக்கியமாக அவற்றின் அமைப்பு, தூய்மை மற்றும் மேற்பரப்பு தரம் ஆகியவற்றில் வேறுபடுகின்றன.

• குறைக்கடத்தி-தர வேஃபர்கள்99.999999999% வரை விதிவிலக்காக அதிக தூய்மையைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் அவை ஒற்றைப் படிகமாக இருக்க வேண்டும் என்பது கண்டிப்பாகக் கட்டாயமாகும்.

• ஃபோட்டோவோல்டாயிக்-கிரேடு வேஃபர்கள்குறைவான தூய்மையானவை, தூய்மை அளவுகள் 99.99% முதல் 99.9999% வரை இருக்கும், மேலும் படிக தரத்திற்கு அத்தகைய கடுமையான தேவைகள் இல்லை.

கூடுதலாக, குறைக்கடத்தி-தர செதில்களுக்கு ஒளிமின்னழுத்த-தர செதில்களை விட அதிக மேற்பரப்பு மென்மை மற்றும் தூய்மை தேவைப்படுகிறது. குறைக்கடத்தி செதில்களுக்கான உயர் தரநிலைகள் அவற்றின் தயாரிப்பின் சிக்கலான தன்மையையும் பயன்பாடுகளில் அவற்றின் அடுத்தடுத்த மதிப்பையும் அதிகரிக்கின்றன.

பின்வரும் விளக்கப்படம் குறைக்கடத்தி வேஃபர் விவரக்குறிப்புகளின் பரிணாம வளர்ச்சியைக் கோடிட்டுக் காட்டுகிறது, அவை ஆரம்பகால 4-இன்ச் (100மிமீ) மற்றும் 6-இன்ச் (150மிமீ) வேஃபர்களிலிருந்து தற்போதைய 8-இன்ச் (200மிமீ) மற்றும் 12-இன்ச் (300மிமீ) வேஃபர்களாக அதிகரித்துள்ளன.

உண்மையான சிலிக்கான் மோனோகிரிஸ்டல் தயாரிப்பில், பயன்பாட்டு வகை மற்றும் செலவு காரணிகளைப் பொறுத்து வேஃபர் அளவு மாறுபடும். எடுத்துக்காட்டாக, மெமரி சில்லுகள் பொதுவாக 12-இன்ச் வேஃபர்களைப் பயன்படுத்துகின்றன, அதே நேரத்தில் மின் சாதனங்கள் பெரும்பாலும் 8-இன்ச் வேஃபர்களைப் பயன்படுத்துகின்றன.

சுருக்கமாக, வேஃபர் அளவின் பரிணாமம் மூரின் விதி மற்றும் பொருளாதார காரணிகளின் விளைவாகும். ஒரு பெரிய வேஃபர் அளவு அதே செயலாக்க நிலைமைகளின் கீழ் மிகவும் பயன்படுத்தக்கூடிய சிலிக்கான் பகுதியை வளர்க்க உதவுகிறது, உற்பத்தி செலவுகளைக் குறைக்கிறது, அதே நேரத்தில் வேஃபர் விளிம்புகளிலிருந்து கழிவுகளைக் குறைக்கிறது.

நவீன தொழில்நுட்ப வளர்ச்சியில் ஒரு முக்கியமான பொருளாக, குறைக்கடத்தி சிலிக்கான் வேஃபர்கள், ஃபோட்டோலிதோகிராபி மற்றும் அயன் பொருத்துதல் போன்ற துல்லியமான செயல்முறைகள் மூலம், உயர்-சக்தி ரெக்டிஃபையர்கள், டிரான்சிஸ்டர்கள், இருமுனை சந்திப்பு டிரான்சிஸ்டர்கள் மற்றும் மாறுதல் சாதனங்கள் உள்ளிட்ட பல்வேறு மின்னணு சாதனங்களின் உற்பத்தியை செயல்படுத்துகின்றன. இந்த சாதனங்கள் செயற்கை நுண்ணறிவு, 5G தகவல் தொடர்பு, வாகன மின்னணுவியல், இணையம் ஆஃப் திங்ஸ் மற்றும் விண்வெளி போன்ற துறைகளில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன, இது தேசிய பொருளாதார வளர்ச்சி மற்றும் தொழில்நுட்ப கண்டுபிடிப்புகளின் மூலக்கல்லாக அமைகிறது.

3. மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் வளர்ச்சி தொழில்நுட்பம்

திசோக்ரால்ஸ்கி (CZ) முறைஉருகலில் இருந்து உயர்தர மோனோகிரிஸ்டலின் பொருளை இழுப்பதற்கான ஒரு திறமையான செயல்முறையாகும். 1917 ஆம் ஆண்டில் ஜான் சோக்ரால்ஸ்கியால் முன்மொழியப்பட்ட இந்த முறை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது.படிக இழுத்தல்முறை.

தற்போது, ​​பல்வேறு குறைக்கடத்திப் பொருட்களைத் தயாரிப்பதில் CZ முறை பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. முழுமையற்ற புள்ளிவிவரங்களின்படி, சுமார் 98% மின்னணு கூறுகள் மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கானிலிருந்து தயாரிக்கப்படுகின்றன, மேலும் இந்த கூறுகளில் 85% CZ முறையைப் பயன்படுத்தி தயாரிக்கப்படுகின்றன.

CZ முறை அதன் சிறந்த படிகத் தரம், கட்டுப்படுத்தக்கூடிய அளவு, விரைவான வளர்ச்சி விகிதம் மற்றும் அதிக உற்பத்தித் திறன் காரணமாக விரும்பப்படுகிறது. இந்த பண்புகள் CZ மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கானை மின்னணுத் துறையில் உயர்தர, பெரிய அளவிலான தேவையைப் பூர்த்தி செய்வதற்கான விருப்பமான பொருளாக ஆக்குகின்றன.

CZ மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கானின் வளர்ச்சிக் கொள்கை பின்வருமாறு:

CZ செயல்முறைக்கு அதிக வெப்பநிலை, வெற்றிடம் மற்றும் மூடிய சூழல் தேவை. இந்த செயல்முறைக்கான முக்கிய உபகரணங்கள்படிக வளர்ச்சி உலை, இது இந்த நிலைமைகளை எளிதாக்குகிறது.

பின்வரும் வரைபடம் படிக வளர்ச்சி உலையின் அமைப்பை விளக்குகிறது.

CZ செயல்பாட்டில், தூய சிலிக்கான் ஒரு சிலிக்கான் உருகிய சிலிக்கானில் வைக்கப்பட்டு, உருகிய சிலிக்கானில் ஒரு விதை படிகம் அறிமுகப்படுத்தப்படுகிறது. வெப்பநிலை, இழுப்பு விகிதம் மற்றும் சிலுவை சுழற்சி வேகம் போன்ற அளவுருக்களை துல்லியமாக கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம், விதை படிகத்தின் இடைமுகத்தில் உள்ள அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகள் மற்றும் உருகிய சிலிக்கானும் தொடர்ந்து மறுசீரமைக்கப்படுகின்றன, அமைப்பு குளிர்ச்சியடையும் போது திடப்படுத்தப்பட்டு இறுதியில் ஒரு படிகத்தை உருவாக்குகின்றன.

இந்தப் படிக வளர்ச்சி நுட்பம், குறிப்பிட்ட படிக நோக்குநிலைகளுடன் கூடிய உயர்தர, பெரிய விட்டம் கொண்ட மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கானை உருவாக்குகிறது.

வளர்ச்சி செயல்முறை பல முக்கிய படிகளை உள்ளடக்கியது, அவற்றுள்:

1. பிரித்தெடுத்தல் மற்றும் ஏற்றுதல்: படிகத்தை அகற்றுதல் மற்றும் குவார்ட்ஸ், கிராஃபைட் அல்லது பிற அசுத்தங்கள் போன்ற மாசுபாடுகளிலிருந்து உலை மற்றும் கூறுகளை நன்கு சுத்தம் செய்தல்.

2. வெற்றிடம் மற்றும் உருகுதல்: இந்த அமைப்பு ஒரு வெற்றிடத்திற்கு வெளியேற்றப்படுகிறது, அதைத் தொடர்ந்து ஆர்கான் வாயு அறிமுகப்படுத்தப்பட்டு சிலிக்கான் மின்னூட்டம் சூடாக்கப்படுகிறது.

3. படிக இழுத்தல்: விதை படிகம் உருகிய சிலிக்கானுக்குள் குறைக்கப்படுகிறது, மேலும் சரியான படிகமயமாக்கலை உறுதி செய்வதற்காக இடைமுக வெப்பநிலை கவனமாக கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது.

4. தோள்பட்டை மற்றும் விட்டம் கட்டுப்பாடு: படிகம் வளரும்போது, ​​அதன் விட்டம் கவனமாகக் கண்காணிக்கப்பட்டு, சீரான வளர்ச்சியை உறுதிசெய்ய சரிசெய்யப்படுகிறது.

5. வளர்ச்சி முடிவு மற்றும் உலை பணிநிறுத்தம்: விரும்பிய படிக அளவை அடைந்தவுடன், உலை மூடப்பட்டு, படிகம் அகற்றப்படும்.

இந்தச் செயல்பாட்டில் உள்ள விரிவான படிகள், குறைக்கடத்தி உற்பத்திக்கு ஏற்ற உயர்தர, குறைபாடு இல்லாத மோனோகிரிஸ்டல்களை உருவாக்குவதை உறுதி செய்கின்றன.

4. மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் உற்பத்தியில் உள்ள சவால்கள்

பெரிய விட்டம் கொண்ட குறைக்கடத்தி மோனோகிரிஸ்டல்களை உருவாக்குவதில் உள்ள முக்கிய சவால்களில் ஒன்று, வளர்ச்சி செயல்பாட்டின் போது தொழில்நுட்ப இடையூறுகளை சமாளிப்பதாகும், குறிப்பாக படிக குறைபாடுகளை கணித்து கட்டுப்படுத்துவதில்:

1. சீரற்ற மோனோகிரிஸ்டல் தரம் மற்றும் குறைந்த மகசூல்: சிலிக்கான் மோனோகிரிஸ்டல்களின் அளவு அதிகரிக்கும் போது, ​​வளர்ச்சி சூழலின் சிக்கலான தன்மை அதிகரிக்கிறது, இதனால் வெப்ப, ஓட்டம் மற்றும் காந்தப்புலங்கள் போன்ற காரணிகளைக் கட்டுப்படுத்துவது கடினமாகிறது. இது நிலையான தரம் மற்றும் அதிக மகசூலை அடைவதற்கான பணியை சிக்கலாக்குகிறது.

2. நிலையற்ற கட்டுப்பாட்டு செயல்முறை: குறைக்கடத்தி சிலிக்கான் மோனோகிரிஸ்டல்களின் வளர்ச்சி செயல்முறை மிகவும் சிக்கலானது, பல இயற்பியல் புலங்கள் தொடர்பு கொள்கின்றன, இதனால் கட்டுப்பாட்டு துல்லியம் நிலையற்றதாகி குறைந்த தயாரிப்பு மகசூலுக்கு வழிவகுக்கிறது. தற்போதைய கட்டுப்பாட்டு உத்திகள் முக்கியமாக படிகத்தின் மேக்ரோஸ்கோபிக் பரிமாணங்களில் கவனம் செலுத்துகின்றன, அதே நேரத்தில் தரம் இன்னும் கையேடு அனுபவத்தின் அடிப்படையில் சரிசெய்யப்படுகிறது, இதனால் ஐசி சில்லுகளில் மைக்ரோ மற்றும் நானோ உற்பத்திக்கான தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்வது கடினம்.

இந்தச் சவால்களைச் சமாளிக்க, படிகத் தரத்திற்கான நிகழ்நேர, ஆன்லைன் கண்காணிப்பு மற்றும் முன்கணிப்பு முறைகளின் வளர்ச்சி அவசரமாகத் தேவைப்படுகிறது, மேலும் ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளில் பயன்படுத்த பெரிய மோனோகிரிஸ்டல்களின் நிலையான, உயர்தர உற்பத்தியை உறுதி செய்வதற்கான கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளில் மேம்பாடுகளுடன்.