የሞኖክሪስታሊን ሲሊከን የእድገት ዘዴዎች አጠቃላይ አጠቃላይ እይታ

የሞኖክሪስታሊን ሲሊከን የእድገት ዘዴዎች አጠቃላይ አጠቃላይ እይታ

1. የሞኖክሪስታሊን ሲሊከን እድገት ዳራ

የቴክኖሎጂ እድገት እና ከፍተኛ ብቃት ያላቸው ስማርት ምርቶች ፍላጎት እየጨመረ መምጣቱ የተቀናጀ የወረዳ (IC) ኢንዱስትሪ በአገር አቀፍ ልማት ውስጥ ያለውን ዋና ቦታ የበለጠ አጠናክሯል። የአይሲ ኢንዱስትሪ ዋና መሠረት እንደመሆኑ መጠን ሴሚኮንዳክተር ሞኖክሪስታሊን ሲሊከን የቴክኖሎጂ ፈጠራን እና የኢኮኖሚ እድገትን በማሳደግ ረገድ ወሳኝ ሚና ይጫወታል።

ከዓለም አቀፉ የሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ማህበር የተገኘው መረጃ እንደሚያሳየው፣ የዓለም አቀፉ የሴሚኮንዳክተር ዋፈር ገበያ 12.6 ቢሊዮን ዶላር የሽያጭ መጠን ላይ ደርሷል፣ የጭነቱ መጠን ደግሞ 14.2 ቢሊዮን ካሬ ኢንች አድጓል። ከዚህም በላይ የሲሊኮን ዋፈር ፍላጎት ያለማቋረጥ እየጨመረ ነው።

ይሁን እንጂ፣ ዓለም አቀፉ የሲሊኮን ዋፈር ኢንዱስትሪ በጣም የተጠናከረ ሲሆን፣ ከዚህ በታች እንደሚታየው ከ85% በላይ የገበያ ድርሻ ያላቸውን አምስት ዋና ዋና አቅራቢዎች ይቆጣጠራሉ፡

• ሺን-ኤትሱ ኬሚካል (ጃፓን)

• ሰምኮ (ጃፓን)

• ግሎባል ዋፈርስ

• ሲልትሮኒክ (ጀርመን)

• SK ሲልትሮን (ደቡብ ኮሪያ)

ይህ ኦሊጎፖሊ ቻይና ከውጭ በሚገቡ ሞኖክሪስታሊን ሲሊከን ዋፈርዎች ላይ ከፍተኛ ጥገኝነት እንዲኖራት አድርጓል፣ ይህም የአገሪቱን የተቀናጀ የወረዳ ኢንዱስትሪ እድገት የሚገድቡ ቁልፍ ማነቆዎች አንዱ ሆኗል።

በሴሚኮንዳክተር ሲሊከን ሞኖክሪስታል የማኑፋክቸሪንግ ዘርፍ ውስጥ ያሉትን ወቅታዊ ተግዳሮቶች ለማሸነፍ፣ በምርምርና ልማት ላይ ኢንቨስት ማድረግ እና የሀገር ውስጥ የምርት አቅምን ማጠናከር የማይቀር ምርጫ ነው።

2. የሞኖክሪስታሊን ሲሊከን ቁሳቁስ አጠቃላይ እይታ

ሞኖክሪስታሊን ሲሊከን የተቀናጀ የወረዳ ኢንዱስትሪ መሠረት ነው። እስከዛሬ ድረስ፣ ከ90% በላይ የሚሆኑት የIC ቺፕስ እና የኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎች የሚሠሩት ሞኖክሪስታሊን ሲሊከንን እንደ ዋና ቁሳቁስ በመጠቀም ነው። ለሞኖክሪስታሊን ሲሊከን ሰፊ ፍላጎት እና የተለያዩ የኢንዱስትሪ አፕሊኬሽኖቹ በበርካታ ምክንያቶች ሊገለጹ ይችላሉ፡

1. ደህንነት እና ለአካባቢ ተስማሚሲሊከን በምድር ቅርፊት ውስጥ በብዛት የሚገኝ ሲሆን መርዛማ ያልሆነ እና ለአካባቢ ተስማሚ ነው።

2. የኤሌክትሪክ መከላከያሲሊከን በተፈጥሮው የኤሌክትሪክ መከላከያ ባህሪያትን ያሳያል፣ እና በሙቀት ሕክምና ወቅት የኤሌክትሪክ ኃይል እንዳይጠፋ በብቃት የሚከላከል የሲሊኮን ዳይኦክሳይድ መከላከያ ንብርብር ይፈጥራል።

3. የአዋቂዎች እድገት ቴክኖሎጂ፦ በሲሊኮን የእድገት ሂደቶች ውስጥ የረጅም ጊዜ የቴክኖሎጂ እድገት ታሪክ ከሌሎች ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁሶች የበለጠ ውስብስብ አድርጎታል።

እነዚህ ነገሮች አንድ ላይ ሆነው ሞኖክሪስታሊን ሲሊከን በኢንዱስትሪው ውስጥ ግንባር ቀደም ቦታ እንዲይዝ ያደርጋሉ፣ ይህም በሌሎች ቁሳቁሶች የማይተካ ያደርገዋል።

በክሪስታል መዋቅር ረገድ፣ ሞኖክሪስታሊን ሲሊከን ከሲሊኮን አቶሞች የተሰራ ሲሆን በየጊዜው በሚደረገው ፍርግርግ ውስጥ የተደረደረ እና ቀጣይነት ያለው መዋቅር የሚፈጥር ቁሳቁስ ነው። የቺፕስ ማምረቻ ኢንዱስትሪ መሠረት ነው።

የሚከተለው ዲያግራም የሞኖክሪስታሊን ሲሊከን ዝግጅት ሙሉውን ሂደት ያሳያል፡

የሂደቱ አጠቃላይ እይታ:
ሞኖክሪስታሊን ሲሊከን ከሲሊኮን ማዕድን የሚመነጨው በተከታታይ የማጣሪያ ደረጃዎች ነው። በመጀመሪያ፣ ፖሊክሪስታሊን ሲሊከን ይገኝበታል፣ ከዚያም በክሪስታል እድገት ምድጃ ውስጥ ወደ ሞኖክሪስታሊን ሲሊከን ኢንጎት ያድጋል። ከዚያም ተቆርጦ፣ ተጠርጎ እና ለቺፕ ማምረቻ ተስማሚ ወደሆነ የሲሊኮን ዋፈር ይቀየራል።

የሲሊኮን ዋፈር በተለምዶ በሁለት ምድቦች ይከፈላል፡የፎቶቮልታይክ-ደረጃእናሴሚኮንዳክተር-ደረጃእነዚህ ሁለት ዓይነቶች በዋናነት በአወቃቀራቸው፣ በንጽህናቸው እና በገጽታ ጥራታቸው ይለያያሉ።

• ሴሚኮንዳክተር-ደረጃ ዋፈሮችእስከ 99.999999999% የሚደርስ እጅግ በጣም ከፍተኛ ንፅህና አላቸው፣ እና ሞኖክሪስታሊን መሆን በጥብቅ ይጠበቅባቸዋል።

• የፎቶቮልታይክ ደረጃ ዋፈርስከ99.99% እስከ 99.9999% የሚደርስ የንጽህና ደረጃ ያላቸው ሲሆኑ፣ ለክሪስታል ጥራት እንዲህ አይነት ጥብቅ መስፈርቶች የላቸውም።

በተጨማሪም፣ የሴሚኮንዳክተር ደረጃ ያላቸው ዋፈሮች ከፎቶቮልታይክ ደረጃ ያላቸው ዋፈሮች የበለጠ የገጽታ ለስላሳነት እና ንፅህና ያስፈልጋቸዋል። ለሴሚኮንዳክተር ደረጃ ያላቸው ዋፈሮች ከፍተኛ ደረጃዎች የዝግጅታቸውን ውስብስብነት እና በአጠቃቀም ላይ ያላቸውን ቀጣይ እሴት ይጨምራሉ።

የሚከተለው ገበታ የሴሚኮንዳክተር ዋፈር ዝርዝሮችን ዝግመተ ለውጥ ያሳያል፣ እነዚህም ከመጀመሪያዎቹ 4 ኢንች (100ሚሜ) እና 6 ኢንች (150ሚሜ) ዋፈርዎች ወደ አሁኑ 8 ኢንች (200ሚሜ) እና 12 ኢንች (300ሚሜ) ዋፈርዎች ጨምረዋል።

በትክክለኛው የሲሊኮን ሞኖክሪስታል ዝግጅት ውስጥ፣ የዋፈር መጠን እንደ አተገባበሩ አይነት እና የወጪ ሁኔታዎች ይለያያል። ለምሳሌ፣ የማስታወሻ ቺፖች በተለምዶ 12 ኢንች ዋፈርዎችን ይጠቀማሉ፣ የኃይል መሳሪያዎች ደግሞ ብዙውን ጊዜ 8 ኢንች ዋፈርዎችን ይጠቀማሉ።

ባጭሩ፣ የዋፈር መጠን ዝግመተ ለውጥ የመጣው በሙር ህግ እና በኢኮኖሚያዊ ምክንያቶች ነው። ትልቅ የዋፈር መጠን በተመሳሳይ የማቀነባበሪያ ሁኔታዎች ውስጥ የበለጠ ጥቅም ላይ የሚውል የሲሊኮን አካባቢ እንዲያድግ ያስችላል፣ ይህም የምርት ወጪዎችን በመቀነስ ከዋፈር ጠርዞች የሚወጣውን ብክነት ይቀንሳል።

በዘመናዊ የቴክኖሎጂ ልማት ውስጥ ወሳኝ ቁሳቁስ እንደመሆኑ መጠን፣ ሴሚኮንዳክተር ሲሊከን ዋፈርስ፣ እንደ ፎቶሊቶግራፊ እና አዮን ተከላ ባሉ ትክክለኛ ሂደቶች አማካኝነት፣ ከፍተኛ ኃይል ያላቸው ሬክቲፋየሮች፣ ትራንዚስተሮች፣ ባይፖላር መጋጠሚያ ትራንዚስተሮች እና የመቀየሪያ መሳሪያዎችን ጨምሮ የተለያዩ የኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎችን ማምረት ያስችላል። እነዚህ መሳሪያዎች እንደ አርቲፊሻል ኢንተለጀንስ፣ 5ጂ ኮሙኒኬሽን፣ አውቶሞቲቭ ኤሌክትሮኒክስ፣ የነገሮች ኢንተርኔት እና ኤሮስፔስ ባሉ መስኮች ቁልፍ ሚና ይጫወታሉ፣ ይህም የብሔራዊ ኢኮኖሚ ልማት እና የቴክኖሎጂ ፈጠራ መሠረት ነው።

3. ሞኖክሪስታሊን የሲሊኮን እድገት ቴክኖሎጂ

የየዞክራልስኪ (CZ) ዘዴከፍተኛ ጥራት ያለው ሞኖክሪስታሊን ቁሳቁስ ከቀለጠበት ለማውጣት ውጤታማ ሂደት ነው። በ1917 በጃን ዞክራልስኪ የቀረበው ይህ ዘዴ በመባልም ይታወቃል።ክሪስታል ፑሊንግዘዴ።

በአሁኑ ጊዜ የCZ ዘዴ የተለያዩ የሴሚኮንዳክተር ቁሳቁሶችን ለማዘጋጀት በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል። ባልተሟሉ ስታትስቲክስ መሠረት፣ 98% የሚሆኑት የኤሌክትሮኒክስ ክፍሎች ከሞኖክሪስታሊን ሲሊከን የተሠሩ ሲሆኑ፣ ከእነዚህ ክፍሎች ውስጥ 85% የሚሆኑት የሚመረተው በCZ ዘዴ ነው።

የCZ ዘዴ በጣም ጥሩ የክሪስታል ጥራት፣ ቁጥጥር ሊደረግበት የሚችል መጠን፣ ፈጣን የእድገት ፍጥነት እና ከፍተኛ የምርት ቅልጥፍና ስላለው ተመራጭ ነው። እነዚህ ባህሪያት የCZ ሞኖክሪስታሊን ሲሊከን በኤሌክትሮኒክስ ኢንዱስትሪ ውስጥ ከፍተኛ ጥራት ያለው እና ከፍተኛ ደረጃ ያለው ፍላጎትን ለማሟላት ተመራጭ ቁሳቁስ ያደርጉታል።

የ CZ ሞኖክሪስታሊን ሲሊከን የእድገት መርህ እንደሚከተለው ነው፡

የCZ ሂደት ከፍተኛ የሙቀት መጠን፣ ቫክዩም እና የተዘጋ አካባቢ ይፈልጋል። ለዚህ ሂደት ቁልፍ መሳሪያዎች የሚከተሉት ናቸውክሪስታል የእድገት ምድጃ, ይህም እነዚህን ሁኔታዎች ያመቻቻል።

የሚከተለው ዲያግራም የክሪስታል እድገት ምድጃ አወቃቀርን ያሳያል።

በCZ ሂደት ውስጥ፣ ንፁህ ሲሊኮን በክሩሲብል ውስጥ ይቀመጣል፣ ይቀልጣል፣ እና የዘር ክሪስታል ወደ ቀለጠ ሲሊከን ይገባል። እንደ የሙቀት መጠን፣ የመሳብ ፍጥነት እና የክሩሲብል ሽክርክሪት ፍጥነት ያሉ መለኪያዎችን በትክክል በመቆጣጠር፣ በዘር ክሪስታል እና በቀለጠ ሲሊከን መገናኛ ላይ ያሉ አቶሞች ወይም ሞለኪውሎች ያለማቋረጥ እንደገና ይደራጃሉ፣ ስርዓቱ ሲቀዘቅዝ እና በመጨረሻም አንድ ክሪስታል ሲፈጥር ይጠናከራሉ።

ይህ የክሪስታል እድገት ዘዴ ከፍተኛ ጥራት ያለው፣ ትልቅ ዲያሜትር ያለው ሞኖክሪስታሊን ሲሊከን ከክሪስታል አቅጣጫዎች ጋር ያመርታል።

የእድገት ሂደቱ በርካታ ቁልፍ ደረጃዎችን ያካትታል፤ ከእነዚህም ውስጥ የሚከተሉት ይገኙበታል፡

1. መፍታት እና መጫንክሪስታሉን ማስወገድ እና ምድጃውን እና ክፍሎችን እንደ ኳርትዝ፣ ግራፋይት ወይም ሌሎች ቆሻሻዎች ካሉ ብክለቶች በደንብ ማጽዳት።

2. ቫክዩም እና ማቅለጥ፦ ስርዓቱ ወደ ቫክዩም ተወስዶ የአርጎን ጋዝ መግቢያ እና የሲሊኮን ቻርጅ ማሞቂያ ይከተላል።

3. ክሪስታል ፑሊንግየዘር ክሪስታሉ ወደ ቀለጠ ሲሊኮን ዝቅ ይላል፣ እና የግንኙነቱ የሙቀት መጠን በአግባቡ ክሪስታላይዜሽን ለማረጋገጥ በጥንቃቄ ቁጥጥር ይደረግበታል።

4. የትከሻ እና ዲያሜትር ቁጥጥርክሪስታሉ እያደገ ሲሄድ፣ ተመሳሳይ እድገትን ለማረጋገጥ ዲያሜትሩ በጥንቃቄ ክትትል ይደረግበታል እና ይስተካከላል።

5. የእድገት መጨረሻ እና የእቶን መዘጋት፦ የሚፈለገው የክሪስታል መጠን አንዴ ከደረሰ በኋላ ምድጃው ይዘጋል፣ ክሪስታሉም ይወገዳል።

በዚህ ሂደት ውስጥ ያሉት ዝርዝር እርምጃዎች ለሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ተስማሚ የሆኑ ከፍተኛ ጥራት ያላቸው፣ ጉድለት የሌላቸው ሞኖክሪስታሎች መፈጠርን ያረጋግጣሉ።

4. በሞኖክሪስታሊን ሲሊከን ምርት ውስጥ ያሉ ተግዳሮቶች

ትልቅ ዲያሜትር ያለው ሴሚኮንዳክተር ሞኖክሪስታሎችን በማምረት ረገድ ካሉት ዋና ዋና ተግዳሮቶች አንዱ በእድገት ሂደት ውስጥ ያሉትን የቴክኒክ ማነቆዎች ማሸነፍ ነው፣ በተለይም የክሪስታል ጉድለቶችን በመተንበይ እና በመቆጣጠር ረገድ፡

1. ወጥነት የሌለው የሞኖክሪስታል ጥራት እና ዝቅተኛ ምርትየሲሊኮን ሞኖክሪስታሎች መጠን እየጨመረ በሄደ ቁጥር የእድገት አካባቢው ውስብስብነት ይጨምራል፣ ይህም እንደ የሙቀት፣ የፍሰት እና የማግኔቲክ መስኮች ያሉ ነገሮችን ለመቆጣጠር አስቸጋሪ ያደርገዋል። ይህም ወጥ የሆነ ጥራት እና ከፍተኛ ምርት የማግኘት ስራን ያወሳስበዋል።

2. ያልተረጋጋ የቁጥጥር ሂደትየሴሚኮንዳክተር ሲሊከን ሞኖክሪስታሎች የእድገት ሂደት በጣም ውስብስብ ነው፣ በርካታ ፊዚካል መስኮች መስተጋብር በመፍጠር የቁጥጥር ትክክለኛነትን ያልተረጋጋ እና ዝቅተኛ የምርት ምርትን ያስከትላል። የአሁኑ የቁጥጥር ስልቶች በዋናነት የሚያተኩሩት በክሪስታል ማክሮስኮፒክ ልኬቶች ላይ ሲሆን ጥራቱ አሁንም በእጅ በሚሰራ ልምድ ላይ በመመስረት ይስተካከላል፣ ይህም በIC ቺፕስ ውስጥ ማይክሮ እና ናኖ ማምረቻ መስፈርቶችን ማሟላት አስቸጋሪ ያደርገዋል።

እነዚህን ተግዳሮቶች ለመፍታት፣ ለክሪስታል ጥራት በእውነተኛ ጊዜ፣ በመስመር ላይ ክትትል እና ትንበያ ዘዴዎችን ማዘጋጀት በአስቸኳይ አስፈላጊ ሲሆን፣ በተቀናጁ ወረዳዎች ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉ ትላልቅ ሞኖክሪስታሎችን የተረጋጋ እና ከፍተኛ ጥራት ያለው ምርት ለማረጋገጥ የቁጥጥር ስርዓቶች ማሻሻያዎችን ያካትታል።