Topimaso feno momba ny fomba fitomboan'ny silisiôma monokristaline

Topimaso feno momba ny fomba fitomboan'ny silisiôma monokristaline

1. Mombamomba ny Fampandrosoana ny Silisiôma Monokristalinina

Ny fandrosoan'ny teknolojia sy ny fitomboan'ny fangatahana vokatra marani-tsaina mahomby dia nanamafy bebe kokoa ny toerana fototra misy ny indostrian'ny circuit integrated (IC) eo amin'ny fampandrosoana nasionaly. Amin'ny maha-vato fehizoron'ny indostrian'ny IC azy, ny silikônina monokristalin'ny semiconductor dia mitana anjara toerana lehibe amin'ny fampandrosoana ny fanavaozana ara-teknolojia sy ny fitomboana ara-toekarena.

Araka ny angon-drakitra avy amin'ny Fikambanan'ny Indostrian'ny Semiconductor Iraisam-pirenena, nahatratra 12,6 miliara dolara ny varotra eran-tany ho an'ny wafer semiconductor, ary nitombo ho 14,2 miliara santimetatra toradroa ny entana nalefa. Ankoatra izany, mitombo hatrany ny fangatahana wafer silikônina.

Na izany aza, mifantoka be ny indostrian'ny "silicon wafer" manerantany, miaraka amin'ireo mpamatsy dimy voalohany izay manjaka mihoatra ny 85% amin'ny tsena, araka ny aseho etsy ambany:

• Shin-Etsu Chemical (Japon)

• SUMCO (Japon)

• Wafers Manerantany

• Siltronic (Alemaina)

• SK Siltron (Korea Atsimo)

Ity oligopoly ity dia miteraka fiankinan-doha be loatra amin'ny wafers silikônina monokristalinina nafarana avy any Shina, izay lasa iray amin'ireo sakana lehibe mametra ny fivoaran'ny indostrian'ny circuit integrated ao amin'ny firenena.

Mba handresena ireo fanamby ankehitriny eo amin'ny sehatry ny famokarana silikônina monokristaly semiconductor, ny fampiasam-bola amin'ny fikarohana sy ny fampandrosoana ary ny fanamafisana ny fahaiza-manao famokarana anatiny dia safidy tsy azo ihodivirana.

2. Topimaso momba ny akora silikônina monokristalina

Ny silikônina monokristalinina no fototry ny indostrian'ny circuit integré. Hatramin'izao, maherin'ny 90% amin'ireo puce IC sy fitaovana elektronika no vita amin'ny silikônina monokristalinina ho fitaovana fototra. Ny fangatahana miely patrana ho an'ny silikônina monokristalinina sy ny fampiharana azy amin'ny indostria isan-karazany dia azo lazaina fa vokatry ny antony maromaro:

1. Fiarovana sy Manaja ny Tontolo IainanaBe dia be ny silisiôma eto an-tany, tsy misy poizina ary sariaka amin'ny tontolo iainana.

2. Fisorohana herinaratraManeho toetra voajanahary amin'ny maha-insulasin'ny herinaratra ny silisiôma, ary rehefa tsaboina amin'ny hafanana dia mamorona sosona fiarovana misy silisiôma dioksida izy, izay misoroka tsara ny fahaverezan'ny herinaratra.

3. Teknolojian'ny Fitomboana ho an'ny Olon-dehibeNy tantara lava momba ny fivoarana ara-teknolojia amin'ny fizotran'ny fitomboan'ny silikônina dia nahatonga azy io ho saro-takarina kokoa noho ny fitaovana semiconductor hafa.

Ireo anton-javatra ireo miaraka no mitazona ny silisiôma monokristaline ho lohalaharana amin'ny indostria, ka mahatonga azy io ho tsy azo soloina amin'ny fitaovana hafa.

Raha ny firafitry ny kristaly no resahina, ny silisiôma monokristalinina dia akora vita amin'ny atôma silisiôma voalamina ao anaty harato miverimberina, izay mamorona rafitra mitohy. Io no fototry ny indostrian'ny fanamboarana puce.

Ity sary manaraka ity dia mampiseho ny dingana feno amin'ny fanomanana silikônina monokristalinina:

Topimaso momba ny dingana:
Avy amin'ny akora silikônina no ahazoana ny silikônina monokristalina amin'ny alalan'ny dingana fanadiovana maromaro. Voalohany, azo ny silikônina polykristalina, izay avy eo dia ambolena ho lasa singa silikônina monokristalina ao anaty lafaoro fampitomboana kristaly. Aorian'izay, dia tapahina, polesina ary karakaraina ho lasa takelaka silikônina azo ampiasaina amin'ny fanamboarana poti-javatra.

Matetika ny wafer silikônina dia mizara ho sokajy roa:kilasy fotovoltaikaSYkilasy semiconductorIreo karazany roa ireo dia samy hafa indrindra amin'ny firafiny, ny fahadiovany ary ny kalitaon'ny velarany.

• Wafers kilasy semiconductormanana fahadiovana avo lenta miavaka hatramin'ny 99.999999999%, ary takiana tanteraka ho monocrystalline.

• Wafers kilasy photovoltaicdia tsy dia madio loatra, miaraka amin'ny haavon'ny fahadiovana manomboka amin'ny 99.99% ka hatramin'ny 99.9999%, ary tsy manana fepetra henjana toy izany momba ny kalitaon'ny kristaly.

Ankoatra izany, ny wafer semiconductor dia mitaky fahamoram-pahadiovana sy fahadiovana ambony kokoa noho ny wafer photovoltaic. Ny fenitra ambony kokoa ho an'ny wafer semiconductor dia mampitombo ny fahasarotan'ny fanomanana azy ireo sy ny lanjany amin'ny fampiharana azy ireo.

Ity tabilao manaraka ity dia mamaritra ny fivoaran'ny famaritana ny wafer semiconductor, izay nitombo avy amin'ny wafer 4-inch (100mm) sy 6-inch (150mm) tany am-boalohany ho amin'ny wafer 8-inch (200mm) sy 12-inch (300mm) ankehitriny.

Amin'ny fanomanana silikônina monokristalina tena izy, miovaova arakaraka ny karazana fampiharana sy ny vidiny ny haben'ny wafer. Ohatra, ny puce fahatsiarovana dia matetika mampiasa wafer 12-inch, raha toa kosa ny fitaovana elektrika matetika mampiasa wafer 8-inch.

Raha fintinina, ny fivoaran'ny haben'ny wafer dia vokatry ny Lalàn'i Moore sy ny anton-javatra ara-toekarena. Ny haben'ny wafer lehibe kokoa dia ahafahana mampitombo ny velaran'ny silikônina azo ampiasaina kokoa amin'ny fepetra fanodinana mitovy, mampihena ny vidin'ny famokarana sady mampihena ny fako avy amin'ny sisin'ny wafer.

Amin'ny maha-akora tena ilaina amin'ny fampandrosoana ny teknolojia maoderina, ny "semiconductor silicon wafers", amin'ny alàlan'ny dingana voafaritra tsara toy ny "photolithography" sy ny fametrahana ion, dia ahafahana mamokatra fitaovana elektronika isan-karazany, anisan'izany ny "rectifiers" mahery vaika, transistors, transistors "bipolar junction", ary fitaovana "switching". Ireo fitaovana ireo dia mitana anjara toerana lehibe amin'ny sehatra toy ny faharanitan-tsaina artifisialy, ny fifandraisana 5G, ny elektronika fiara, ny Internet of Things, ary ny aerospace, ka mamorona ny vato fehizoron'ny fampandrosoana ara-toekarena nasionaly sy ny fanavaozana ara-teknolojia.

3. Teknolojian'ny fitomboan'ny silisiôma monokristalinina

nyFomba Czochralski (CZ)dia fomba mahomby amin'ny fisintonana akora monokristalinina avo lenta avy amin'ny levona. Natolotr'i Jan Czochralski tamin'ny 1917, ity fomba ity dia fantatra ihany koa amin'ny hoeFisintonana Kristalyfomba.

Amin'izao fotoana izao, ny fomba CZ dia ampiasaina betsaka amin'ny fanomanana fitaovana semiconductor isan-karazany. Araka ny antontan'isa tsy feno, eo amin'ny 98% eo ho eo amin'ny singa elektronika no vita amin'ny silikônina monokristalina, ary 85% amin'ireo singa ireo no vokarina amin'ny fampiasana ny fomba CZ.

Tian'ny olona ny fomba CZ noho ny kalitaon'ny kristaly tsara dia tsara, ny habeny azo fehezina, ny tahan'ny fitomboana haingana, ary ny fahombiazan'ny famokarana avo lenta. Ireo toetra ireo no mahatonga ny silikônina monokristalina CZ ho fitaovana tiana indrindra amin'ny famenoana ny fangatahana avo lenta sy betsaka amin'ny indostrian'ny elektronika.

Ny fitsipiky ny fitomboan'ny silikônina monokristalin'ny CZ dia toy izao manaraka izao:

Mitaky mari-pana avo, banga, ary tontolo mihidy ny dingana CZ. Ny fitaovana fototra amin'ity dingana ity dia nylafaoro fitomboan'ny kristaly, izay manamora ireo fepetra ireo.

Ity kisarisary manaraka ity dia mampiseho ny rafitry ny lafaoro fitomboan'ny kristaly.

Ao amin'ny dingana CZ, ny silisiôma madio dia apetraka ao anaty vilany fandrahoana, atsoboka, ary ampidirina ao anatin'ilay silisiôma mitsonika ny kristaly voa. Amin'ny alàlan'ny fanaraha-maso tsara ireo masontsivana toy ny mari-pana, ny tahan'ny fisintonana, ary ny hafainganam-pandehan'ny fihodinan'ny vilany fandrahoana, dia miova rafitra hatrany ireo atôma na molekiola eo amin'ny fifandraisan'ny kristaly voa sy ny silisiôma mitsonika, ka mihamafy rehefa mangatsiaka ny rafitra ary amin'ny farany dia mamorona kristaly tokana.

Ity teknika fitomboan'ny kristaly ity dia mamokatra silisiôma monokristalinina avo lenta, savaivony lehibe miaraka amin'ny endrika kristaly manokana.

Ny dingana fitomboana dia misy dingana lehibe maromaro, anisan'izany:

1. Fanesorana sy Fametrahana: Fanesorana ny kristaly sy fanadiovana tanteraka ny lafaoro sy ireo singa amin'ny loto toy ny quartz, grafita, na loto hafa.

2. Vacuum sy fandrendrehanaAfindra any amin'ny banga ny rafitra, arahin'ny fampidirana entona argon sy ny fanafanana ny silisiôma.

3. Fisintonana KristalyAtsoboka ao anaty silisiôma mitsonika ny kristaly voa, ary fehezina tsara ny mari-pana eo amin'ny interface mba hahazoana antoka fa kristaly tsara.

4. Fanaraha-maso ny soroka sy ny savaivonyRehefa mitombo ny kristaly dia arahi-maso tsara sy ahitsy ny savaivony mba hahazoana antoka fa mitombo mitovy tsara.

5. Fiafaran'ny fitomboana sy ny fanakatonana ny lafaoroRehefa tratra ny haben'ny kristaly irina dia vonoina ny lafaoro ary esorina ny kristaly.

Ny dingana amin'ny antsipiriany amin'ity dingana ity dia miantoka ny famoronana monokristal avo lenta, tsy misy lesoka, izay mety amin'ny fanamboarana semiconductor.

4. Ireo fanamby amin'ny famokarana silisiôma monokristalinina

Ny iray amin'ireo fanamby lehibe amin'ny famokarana monokristala semiconductor lehibe dia ny fandresena ireo sakana ara-teknika mandritra ny dingan'ny fitomboana, indrindra amin'ny faminaniana sy fanaraha-maso ny lesoka kristaly:

1. Kalitao Monokristal tsy mitovy sy vokatra ambanyRehefa mitombo ny haben'ny kristaly silikônina tokana dia mitombo ihany koa ny fahasarotan'ny tontolo fitomboana, ka mahatonga azy ho sarotra ny mifehy ireo anton-javatra toy ny hafanana, ny fikorianan'ny rano ary ny saha magnetika. Izany dia manasarotra ny asa hahazoana kalitao tsy miovaova sy vokatra ambony kokoa.

2. Dingana fanaraha-maso tsy marin-toeranaTena sarotra ny fizotran'ny fitomboan'ny kristaly silikônina semiconductor, miaraka amin'ny sehatra ara-batana maro mifamatotra, ka mahatonga ny fahamarinan'ny fanaraha-maso tsy ho marin-toerana ary mitarika ho amin'ny vokatra ambany. Ny paikady fanaraha-maso amin'izao fotoana izao dia mifantoka indrindra amin'ny refy makroskopika amin'ny kristaly, raha mbola amboarina mifototra amin'ny traikefa tanana ny kalitao, ka mahatonga azy ho sarotra ny mahafeno ny fepetra takiana amin'ny fanamboarana micro sy nano amin'ny puce IC.

Mba handaminana ireo fanamby ireo, dia ilaina maika ny fampivoarana ny fomba fanaraha-maso sy vinavina an-tserasera amin'ny fotoana tena izy ho an'ny kalitaon'ny kristaly, miaraka amin'ny fanatsarana ny rafitra fanaraha-maso mba hahazoana antoka fa mamokatra kristaly tokana lehibe sy avo lenta azo antoka ampiasaina amin'ny circuit integrée.