วิธีใช้โลหะซิลิคอนในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์

1. บันไดซิลิคอนบริสุทธิ์

อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ต้องพึ่งพาซิลิคอนในรูปแบบที่บริสุทธิ์มากขึ้นเรื่อยๆ ซิลิกอนเกรดโลหะ- (ความบริสุทธิ์ประมาณ 98 ถึง 99%) ผลิตในเตาหลอมอาร์กที่จมอยู่ใต้น้ำและเป็นวัตถุดิบสำหรับทั้งห่วงโซ่ ด้วยการทำให้บริสุทธิ์และการกลั่นทางเคมี มันถูกแปลงเป็นโพลีซิลิคอนเกรดเซมิคอนดักเตอร์-ที่มีความบริสุทธิ์ 99.9999999% (9N) หรือสูงกว่า จากนั้นจึงเติบโตเป็นแท่งโมโนคริสตัลไลน์ที่หั่นเป็นเวเฟอร์สำหรับการผลิตอุปกรณ์ แต่ละขั้นตอนจะเพิ่มมูลค่าและต้องการการควบคุมสิ่งเจือปนที่เข้มงวดยิ่งขึ้น

2. วงจรรวมและอุปกรณ์แยก

เวเฟอร์ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์เป็นสารตั้งต้นที่ใช้ในการผลิตวงจรรวม ทรานซิสเตอร์ ชิปลอจิก หน่วยความจำ และอุปกรณ์จ่ายไฟถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวเวเฟอร์ผ่านกระบวนการเติม การพิมพ์หิน และการแบ่งชั้น อุปกรณ์แยกส่วน เช่น ไดโอด วงจรเรียงกระแส และทรานซิสเตอร์กำลังยังใช้เวเฟอร์ซิลิคอนหรือชั้นอีปิแอกเซียลอีกด้วย คุณภาพของซับสเตรตซิลิกอนส่งผลโดยตรงต่อผลผลิตและประสิทธิภาพของอุปกรณ์ทุกชิ้นที่ผลิตขึ้น

3. เซลล์แสงอาทิตย์

อุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์เป็นผู้บริโภครายใหญ่อันดับสองของซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์สูง- ซิลิคอนเกรดพลังงานแสงอาทิตย์- โดยทั่วไปมีความบริสุทธิ์ 6N ถึง 9N ใช้ในการผลิตเวเฟอร์โมโนคริสตัลไลน์และมัลติคริสตัลไลน์สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ แม้ว่าความต้องการความบริสุทธิ์จะต่ำกว่าชิปลอจิกขั้นสูง แต่ก็มีปริมาณมากกว่ามาก และราคาต่อกิโลกรัมของซิลิคอนบริสุทธิ์เป็นตัวขับเคลื่อนหลักของราคาโมดูลแสงอาทิตย์

4. เซ็นเซอร์และอุปกรณ์พิเศษที่ใช้ซิลิคอน-

ซิลิคอนใช้สำหรับเซ็นเซอร์หลายประเภท รวมถึงเซ็นเซอร์อุณหภูมิ เซ็นเซอร์ความดัน เซ็นเซอร์ความเร่ง และเซ็นเซอร์ภาพ โดยใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติทางกลและทางไฟฟ้าของวัสดุ ซิลิคอนคาร์ไบด์และซิลิคอนไนไตรด์ที่ได้มาจากห่วงโซ่อุปทานซิลิกอนเดียวกัน ถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังและอุปกรณ์ MEMS ที่ต้องการอุณหภูมิหรือความทนทานที่สูงกว่า

5. ห่วงโซ่การผลิต

การทำให้บริสุทธิ์:ซิลิคอนเกรดโลหะวิทยา-จะถูกแปลงเป็นไตรคลอโรไซเลนและรีดิวซ์เป็นโพลีซิลิคอนเกรดอิเล็กทรอนิกส์-

การเติบโตของคริสตัล:Czochralski หรือโฟลต-การเติบโตของโซนจะผลิตแท่งโลหะโมโนคริสตัลไลน์ที่มีสารโด๊ปควบคุม

เวเฟอร์:แท่งโลหะจะถูกหั่น ขัด ขัด และทำความสะอาดเป็นเวเฟอร์

การประดิษฐ์:เวเฟอร์จะถูกประมวลผลเป็นอุปกรณ์ในห้องสะอาด

6. ข้อพิจารณาด้านคุณภาพและอุปทาน

สำหรับผู้ซื้อในห่วงโซ่อุปทานอิเล็กทรอนิกส์ พารามิเตอร์ที่สำคัญ ได้แก่ ระดับความบริสุทธิ์ การควบคุมสารเจือปน คุณภาพของคริสตัล และความสม่ำเสมอของวัสดุ ราคาและระยะเวลารอคอยสินค้าจะเป็นไปตามความสมดุลระหว่างความต้องการเซมิคอนดักเตอร์ ความต้องการพลังงานแสงอาทิตย์ และกำลังการผลิตโพลีซิลิคอน ผู้ซื้อควรตรวจสอบใบรับรองการวิเคราะห์และข้อกำหนดเกรดโดยเทียบกับการใช้งานที่ต้องการ และควรเข้าใจว่าโลหะซิลิกอนเกรดโลหะวิทยา-ไม่สามารถใช้ได้โดยตรงในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หากไม่มีการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติม

7. คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต้องการความบริสุทธิ์ของซิลิคอนเท่าใดสารกึ่งตัวนำ-โพลีซิลิคอนเกรดถึง 99.9999999% (9N) หรือสูงกว่า ในขณะที่เซลล์แสงอาทิตย์มักใช้วัสดุ 6N ถึง 9N

คำถามที่ 2: โลหะซิลิคอนใช้ในชิปโดยตรงหรือไม่ไม่ ซิลิคอนเกรดโลหะวิทยา-จะต้องทำให้บริสุทธิ์เป็นโพลีซิลิคอนเกรดอิเล็กทรอนิกส์- และปลูกเป็นเวเฟอร์โมโนคริสตัลไลน์ก่อนจะผลิตชิป

คำถามที่ 3: การใช้งานอิเล็กทรอนิกส์หลักของซิลิคอนคืออะไรวงจรรวม อุปกรณ์แยกพลังงาน เซลล์แสงอาทิตย์ เซ็นเซอร์ และอุปกรณ์ MEMS

คำถามที่ 4: ซิลิคอนเกรดพลังงานแสงอาทิตย์-คืออะไรซิลิคอนความบริสุทธิ์สูง- โดยทั่วไปคือ 6N ถึง 9N ใช้ในการผลิตแผ่นเวเฟอร์สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์

คำถามที่ 5: เหตุใดความบริสุทธิ์ของซิลิคอนจึงมีความสำคัญมากสิ่งเจือปนทำให้เกิดข้อบกพร่องและการเติมที่ไม่พึงประสงค์ ซึ่งจะทำให้ผลผลิต ประสิทธิภาพ และความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ลดลง

คำถามที่ 6: ซิลิคอนถูกทำให้บริสุทธิ์สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างไรโดยการแปลงไปเป็นไตรคลอโรไซเลนและรีดิวซ์เป็นโพลีซิลิคอนเกรดอิเล็กทรอนิกส์- ตามด้วยการเติบโตของผลึกและการเวเฟอร์