ទិដ្ឋភាពទូទៅដ៏ទូលំទូលាយនៃវិធីសាស្រ្តលូតលាស់ស៊ីលីកុនម៉ូណូគ្រីស្តាលីន

ទិដ្ឋភាពទូទៅដ៏ទូលំទូលាយនៃវិធីសាស្រ្តលូតលាស់ស៊ីលីកុនម៉ូណូគ្រីស្តាលីន

១. ប្រវត្តិនៃការអភិវឌ្ឍស៊ីលីកុនម៉ូណូគ្រីស្តាលីន

ការរីកចម្រើននៃបច្ចេកវិទ្យា និងតម្រូវការកើនឡើងសម្រាប់ផលិតផលឆ្លាតវៃដែលមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ បានពង្រឹងជំហរស្នូលនៃឧស្សាហកម្មសៀគ្វីរួមបញ្ចូលគ្នា (IC) ក្នុងការអភិវឌ្ឍជាតិបន្ថែមទៀត។ ក្នុងនាមជាសសរស្តម្ភនៃឧស្សាហកម្ម IC ស៊ីលីកុន semiconductor monocrystalline ដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការជំរុញការច្នៃប្រឌិតបច្ចេកវិទ្យា និងកំណើនសេដ្ឋកិច្ច។

យោងតាមទិន្នន័យពីសមាគមឧស្សាហកម្មស៊ីមីកុងដុកទ័រអន្តរជាតិ ទីផ្សារបន្ទះសៀគ្វីស៊ីមីកុងដុកទ័រសកលបានឈានដល់តួលេខលក់ចំនួន 12.6 ពាន់លានដុល្លារ ដោយការដឹកជញ្ជូនបានកើនឡើងដល់ 14.2 ពាន់លានអ៊ីញការ៉េ។ លើសពីនេះ តម្រូវការសម្រាប់បន្ទះសៀគ្វីស៊ីលីកុននៅតែបន្តកើនឡើងជាលំដាប់។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ឧស្សាហកម្មបន្ទះស៊ីលីកុនសកលមានការប្រមូលផ្តុំខ្ពស់ ដោយអ្នកផ្គត់ផ្គង់កំពូលទាំងប្រាំគ្របដណ្តប់ជាង 85% នៃចំណែកទីផ្សារ ដូចបង្ហាញខាងក្រោម៖

• ក្រុមហ៊ុន Shin-Etsu Chemical (ជប៉ុន)

• សាំកូ (ជប៉ុន)

• នំវ៉ាហ្វើរសកល

• ស៊ីលត្រូនិក (អាល្លឺម៉ង់)

• SK Siltron (កូរ៉េខាងត្បូង)

អូលីហ្គោប៉ូលីនេះបណ្តាលឱ្យប្រទេសចិនពឹងផ្អែកយ៉ាងខ្លាំងទៅលើបន្ទះស៊ីលីកុន monocrystalline ដែលនាំចូល ដែលបានក្លាយជាឧបសគ្គចម្បងមួយដែលកំណត់ការអភិវឌ្ឍឧស្សាហកម្មសៀគ្វីរួមបញ្ចូលគ្នារបស់ប្រទេស។

ដើម្បីជំនះបញ្ហាប្រឈមបច្ចុប្បន្ននៅក្នុងវិស័យផលិតបន្ទះឈីបស៊ីលីកុនម៉ូណូគ្រីស្តាល់ ការវិនិយោគលើការស្រាវជ្រាវ និងអភិវឌ្ឍន៍ និងការពង្រឹងសមត្ថភាពផលិតកម្មក្នុងស្រុក គឺជាជម្រើសដែលជៀសមិនរួច។

2. ទិដ្ឋភាពទូទៅនៃសម្ភារៈស៊ីលីកុនម៉ូណូគ្រីស្តាលីន

ស៊ីលីកុនម៉ូណូគ្រីស្តាលីន គឺជាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃឧស្សាហកម្មសៀគ្វីរួមបញ្ចូលគ្នា។ រហូតមកដល់បច្ចុប្បន្ន បន្ទះឈីប IC និងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចជាង 90% ត្រូវបានផលិតឡើងដោយប្រើស៊ីលីកុនម៉ូណូគ្រីស្តាលីនជាវត្ថុធាតុដើម។ តម្រូវការយ៉ាងទូលំទូលាយសម្រាប់ស៊ីលីកុនម៉ូណូគ្រីស្តាលីន និងកម្មវិធីឧស្សាហកម្មចម្រុះរបស់វាអាចត្រូវបានសន្មតថាបណ្តាលមកពីកត្តាជាច្រើន៖

1. សុវត្ថិភាព និងមិត្តភាពបរិស្ថានស៊ីលីកុនមានច្រើននៅក្នុងសំបកផែនដី មិនពុល និងមិនប៉ះពាល់ដល់បរិស្ថាន។

2. អ៊ីសូឡង់អគ្គិសនីស៊ីលីកុនបង្ហាញលក្ខណៈសម្បត្តិអ៊ីសូឡង់អគ្គិសនីដោយធម្មជាតិ ហើយពេលកំពុងព្យាបាលកំដៅ វាបង្កើតជាស្រទាប់ការពារនៃស៊ីលីកុនឌីអុកស៊ីត ដែលការពារការបាត់បង់បន្ទុកអគ្គិសនីបានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព។

3. បច្ចេកវិទ្យាលូតលាស់ចាស់ទុំប្រវត្តិដ៏យូរអង្វែងនៃការអភិវឌ្ឍបច្ចេកវិទ្យាក្នុងដំណើរការលូតលាស់ស៊ីលីកុនបានធ្វើឱ្យវាមានភាពស្មុគស្មាញជាងសម្ភារៈស៊ីមីកុងដុកទ័រដទៃទៀត។

កត្តាទាំងនេះរួមគ្នារក្សាស៊ីលីកុនម៉ូណូគ្រីស្តាលីនឱ្យនៅជួរមុខនៃឧស្សាហកម្ម ដែលធ្វើឱ្យវាមិនអាចជំនួសបានដោយវត្ថុធាតុដើមផ្សេងទៀត។

ទាក់ទងនឹងរចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់ ស៊ីលីកុនម៉ូណូគ្រីស្តាលីន គឺជាវត្ថុធាតុដើមដែលផលិតចេញពីអាតូមស៊ីលីកុនដែលរៀបចំជាបន្ទះឈើតាមកាលកំណត់ ដែលបង្កើតបានជារចនាសម្ព័ន្ធបន្ត។ វាគឺជាមូលដ្ឋាននៃឧស្សាហកម្មផលិតបន្ទះឈីប។

ដ្យាក្រាមខាងក្រោមបង្ហាញពីដំណើរការពេញលេញនៃការរៀបចំស៊ីលីកុន monocrystalline៖

ទិដ្ឋភាពទូទៅនៃដំណើរការ:
ស៊ីលីកុន​ម៉ូណូគ្រីស្តាលីន​ត្រូវបានទទួលពីរ៉ែស៊ីលីកុនតាមរយៈជំហានចម្រាញ់ជាបន្តបន្ទាប់។ ដំបូង ស៊ីលីកុន​ពហុគ្រីស្តាលីន​ត្រូវបានទទួល ដែលបន្ទាប់មកត្រូវបានដាំដុះទៅជាដុំស៊ីលីកុនម៉ូណូគ្រីស្តាលីននៅក្នុងឡសម្រាប់ដាំគ្រីស្តាល់។ បន្ទាប់មក វាត្រូវបានកាត់ ប៉ូលា និងកែច្នៃទៅជាបន្ទះស៊ីលីកុនដែលសមស្របសម្រាប់ការផលិតបន្ទះឈីប។

បន្ទះស៊ីលីកុនជាទូទៅត្រូវបានបែងចែកជាពីរប្រភេទ៖ថ្នាក់ photovoltaicនិងថ្នាក់​ស៊ីមីកុងដុកទ័រប្រភេទទាំងពីរនេះខុសគ្នាជាចម្បងនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធ ភាពបរិសុទ្ធ និងគុណភាពផ្ទៃរបស់វា។

• បន្ទះសៀគ្វីថ្នាក់ស៊ីមីកុងដុកទ័រមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់បំផុតរហូតដល់ 99.999999999% ហើយត្រូវបានទាមទារយ៉ាងតឹងរ៉ឹងថាជាម៉ូណូគ្រីស្តាលីន។

• បន្ទះសៀគ្វីថ្នាក់ photovoltaicមានភាពបរិសុទ្ធតិចជាង ជាមួយនឹងកម្រិតភាពបរិសុទ្ធចាប់ពី 99.99% ដល់ 99.9999% ហើយមិនមានតម្រូវការតឹងរ៉ឹងបែបនេះសម្រាប់គុណភាពគ្រីស្តាល់ទេ។

លើសពីនេះ បន្ទះសៀគ្វីថ្នាក់ស៊ីមីកុងដុកទ័រតម្រូវឱ្យមានផ្ទៃរលោង និងអនាម័យខ្ពស់ជាងបន្ទះសៀគ្វីថ្នាក់ photovoltaic។ ស្តង់ដារខ្ពស់សម្រាប់បន្ទះសៀគ្វីស៊ីមីកុងដុកទ័របង្កើនទាំងភាពស្មុគស្មាញនៃការរៀបចំរបស់វា និងតម្លៃជាបន្តបន្ទាប់របស់វានៅក្នុងកម្មវិធី។

តារាងខាងក្រោមនេះគូសបញ្ជាក់ពីការវិវត្តនៃលក្ខណៈបច្ចេកទេសបន្ទះសៀគ្វីពាក់កណ្តាលសៀគ្វី ដែលបានកើនឡើងពីបន្ទះសៀគ្វីទំហំ ៤ អ៊ីញ (១០០ មីលីម៉ែត្រ) និង ៦ អ៊ីញ (១៥០ មីលីម៉ែត្រ) ដំបូងៗ ដល់បន្ទះសៀគ្វីទំហំ ៨ អ៊ីញ (២០០ មីលីម៉ែត្រ) និង ១២ អ៊ីញ (៣០០ មីលីម៉ែត្រ) បច្ចុប្បន្ន។

នៅក្នុងការរៀបចំគ្រីស្តាល់ស៊ីលីកុនម៉ូណូគ្រីស្តាល់ពិតប្រាកដ ទំហំបន្ទះសៀគ្វីប្រែប្រួលអាស្រ័យលើប្រភេទកម្មវិធី និងកត្តាថ្លៃដើម។ ឧទាហរណ៍ បន្ទះឈីបអង្គចងចាំជាទូទៅប្រើបន្ទះសៀគ្វីទំហំ 12 អ៊ីញ ខណៈដែលឧបករណ៍ថាមពលច្រើនតែប្រើបន្ទះសៀគ្វីទំហំ 8 អ៊ីញ។

សរុបមក ការវិវត្តន៍នៃទំហំបន្ទះសៀគ្វីគឺជាលទ្ធផលនៃច្បាប់របស់ Moore និងកត្តាសេដ្ឋកិច្ច។ ទំហំបន្ទះសៀគ្វីធំជាងនេះអាចឱ្យមានការរីកលូតលាស់នៃផ្ទៃស៊ីលីកុនដែលអាចប្រើបានកាន់តែច្រើនក្រោមលក្ខខណ្ឌដំណើរការដូចគ្នា ដោយកាត់បន្ថយថ្លៃដើមផលិតកម្ម ខណៈពេលដែលកាត់បន្ថយកាកសំណល់ពីគែមបន្ទះសៀគ្វី។

ក្នុងនាមជាសម្ភារៈដ៏សំខាន់មួយនៅក្នុងការអភិវឌ្ឍបច្ចេកវិទ្យាទំនើប បន្ទះស៊ីលីកុនស៊ីមីកុងដុកទ័រ តាមរយៈដំណើរការដ៏ច្បាស់លាស់ដូចជា ការថតចម្លងពន្លឺ និងការផ្សាំអ៊ីយ៉ុង អាចឱ្យផលិតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចជាច្រើនប្រភេទ រួមទាំងឧបករណ៍កែតម្រូវថាមពលខ្ពស់ ត្រង់ស៊ីស្ទ័រ ត្រង់ស៊ីស្ទ័រប្រសព្វប៊ីប៉ូឡា និងឧបករណ៍ប្តូរ។ ឧបករណ៍ទាំងនេះដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់នៅក្នុងវិស័យដូចជា បញ្ញាសិប្បនិម្មិត ទំនាក់ទំនង 5G គ្រឿងអេឡិចត្រូនិចរថយន្ត អ៊ីនធឺណិតនៃវត្ថុ និងអវកាស ដែលបង្កើតបានជាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃការអភិវឌ្ឍសេដ្ឋកិច្ចជាតិ និងការច្នៃប្រឌិតបច្ចេកវិទ្យា។

៣. បច្ចេកវិទ្យាលូតលាស់ស៊ីលីកុនម៉ូណូគ្រីស្តាលីន

ទីវិធីសាស្ត្រ Czochralski (CZ)គឺជាដំណើរការដ៏មានប្រសិទ្ធភាពមួយសម្រាប់ទាញសម្ភារៈ monocrystalline ដែលមានគុណភាពខ្ពស់ចេញពីរលាយ។ វិធីសាស្ត្រនេះដែលត្រូវបានស្នើឡើងដោយ Jan Czochralski ក្នុងឆ្នាំ 1917 ត្រូវបានគេស្គាល់ផងដែរថាជាការទាញគ្រីស្តាល់វិធីសាស្ត្រ។

បច្ចុប្បន្ននេះ វិធីសាស្ត្រ CZ ត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយក្នុងការរៀបចំសម្ភារៈស៊ីមីកុងដុកទ័រផ្សេងៗ។ យោងតាមស្ថិតិមិនពេញលេញ ប្រហែល 98% នៃសមាសធាតុអេឡិចត្រូនិចត្រូវបានផលិតចេញពីស៊ីលីកុនម៉ូណូគ្រីស្តាលីន ដោយ 85% នៃសមាសធាតុទាំងនេះត្រូវបានផលិតដោយប្រើវិធីសាស្ត្រ CZ។

វិធីសាស្ត្រ CZ ត្រូវបានគេពេញចិត្តដោយសារតែគុណភាពគ្រីស្តាល់ដ៏ល្អឥតខ្ចោះ ទំហំដែលអាចគ្រប់គ្រងបាន អត្រាកំណើនយ៉ាងឆាប់រហ័ស និងប្រសិទ្ធភាពផលិតកម្មខ្ពស់។ លក្ខណៈទាំងនេះធ្វើឱ្យស៊ីលីកុនម៉ូណូគ្រីស្តាលីន CZ ក្លាយជាវត្ថុធាតុដើមដែលពេញចិត្តសម្រាប់បំពេញតម្រូវការដែលមានគុណភាពខ្ពស់ និងទ្រង់ទ្រាយធំនៅក្នុងឧស្សាហកម្មអេឡិចត្រូនិច។

គោលការណ៍លូតលាស់នៃស៊ីលីកុន monocrystalline CZ មានដូចខាងក្រោម៖

ដំណើរការ CZ តម្រូវឱ្យមានសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ កន្លែងទំនេរ និងបរិស្ថានបិទជិត។ ឧបករណ៍សំខាន់ៗសម្រាប់ដំណើរការនេះគឺឡចំហាយលូតលាស់គ្រីស្តាល់ដែលជួយសម្រួលដល់លក្ខខណ្ឌទាំងនេះ។

ដ្យាក្រាមខាងក្រោមបង្ហាញពីរចនាសម្ព័ន្ធនៃឡដុតគ្រីស្តាល់។

នៅក្នុងដំណើរការ CZ ស៊ីលីកុនសុទ្ធត្រូវបានដាក់ក្នុងឡដុត រលាយ ហើយគ្រីស្តាល់គ្រាប់ពូជត្រូវបានបញ្ចូលទៅក្នុងស៊ីលីកុនរលាយ។ តាមរយៈការគ្រប់គ្រងប៉ារ៉ាម៉ែត្រយ៉ាងច្បាស់លាស់ដូចជាសីតុណ្ហភាព អត្រាទាញ និងល្បឿនបង្វិលឡដុត អាតូម ឬម៉ូលេគុលនៅចំណុចប្រសព្វនៃគ្រីស្តាល់គ្រាប់ពូជ និងស៊ីលីកុនរលាយនឹងរៀបចំឡើងវិញជាបន្តបន្ទាប់ រឹងនៅពេលដែលប្រព័ន្ធត្រជាក់ ហើយទីបំផុតបង្កើតជាគ្រីស្តាល់តែមួយ។

បច្ចេកទេសលូតលាស់គ្រីស្តាល់នេះផលិតស៊ីលីកុនម៉ូណូគ្រីស្តាលីនដែលមានគុណភាពខ្ពស់ មានអង្កត់ផ្ចិតធំ ជាមួយនឹងទិសដៅគ្រីស្តាល់ជាក់លាក់។

ដំណើរការលូតលាស់ពាក់ព័ន្ធនឹងជំហានសំខាន់ៗមួយចំនួនរួមមាន៖

1. ការរុះរើ និងការផ្ទុក៖ ការយកគ្រីស្តាល់ចេញ និងការសម្អាតឡ និងសមាសធាតុនានាឲ្យបានហ្មត់ចត់ពីសារធាតុចម្លងរោគដូចជា រ៉ែថ្មខៀវ ក្រាហ្វីត ឬសារធាតុមិនចម្លងរោគផ្សេងទៀត។

2. បូមធូលី និងរលាយប្រព័ន្ធនេះត្រូវបានជម្លៀសទៅកាន់កន្លែងទំនេរ បន្ទាប់មកដោយការណែនាំឧស្ម័នអារហ្គុន និងកំដៅបន្ទុកស៊ីលីកុន។

3. ការទាញគ្រីស្តាល់គ្រីស្តាល់គ្រាប់ពូជត្រូវបានបន្ទាបចូលទៅក្នុងស៊ីលីកុនរលាយ ហើយសីតុណ្ហភាពចំណុចប្រទាក់ត្រូវបានគ្រប់គ្រងដោយប្រុងប្រយ័ត្នដើម្បីធានាបាននូវការបង្កើតគ្រីស្តាល់ត្រឹមត្រូវ។

4. ការគ្រប់គ្រងស្មា និងអង្កត់ផ្ចិត៖ នៅពេលដែលគ្រីស្តាល់លូតលាស់ អង្កត់ផ្ចិតរបស់វាត្រូវបានត្រួតពិនិត្យ និងកែតម្រូវដោយប្រុងប្រយ័ត្ន ដើម្បីធានាបាននូវការលូតលាស់ឯកសណ្ឋាន។

5. ចុងបញ្ចប់នៃការលូតលាស់ និងការបិទឡចំហាយនៅពេលដែលទំហំគ្រីស្តាល់ដែលចង់បានត្រូវបានសម្រេច ឡត្រូវបានបិទ ហើយគ្រីស្តាល់ត្រូវបានដកចេញ។

ជំហានលម្អិតនៅក្នុងដំណើរការនេះធានានូវការបង្កើតគ្រីស្តាល់ម៉ូណូដែលមានគុណភាពខ្ពស់ គ្មានពិការភាព ដែលសមស្របសម្រាប់ការផលិតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក។

៤. បញ្ហាប្រឈមក្នុងការផលិតស៊ីលីកុនម៉ូណូគ្រីស្តាលីន

បញ្ហាប្រឈមចម្បងមួយក្នុងការផលិតគ្រីស្តាល់ស៊ីមីកុងដុកទ័រម៉ូណូគ្រីស្តាល់ដែលមានអង្កត់ផ្ចិតធំគឺការយកឈ្នះលើឧបសគ្គបច្ចេកទេសក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការលូតលាស់ ជាពិសេសក្នុងការទស្សន៍ទាយ និងគ្រប់គ្រងពិការភាពគ្រីស្តាល់៖

1. គុណភាព​គ្រីស្តាល់​តែមួយ​មិន​ស៊ីសង្វាក់​គ្នា និង​ទិន្នផល​ទាប៖ នៅពេលដែលទំហំនៃគ្រីស្តាល់ស៊ីលីកុនម៉ូណូគ្រីស្តាល់កើនឡើង ភាពស្មុគស្មាញនៃបរិស្ថានលូតលាស់ក៏កើនឡើង ដែលធ្វើឱ្យវាពិបាកក្នុងការគ្រប់គ្រងកត្តាដូចជាកម្ដៅ លំហូរ និងដែនម៉ាញេទិក។ នេះធ្វើឱ្យស្មុគស្មាញដល់កិច្ចការនៃការសម្រេចបាននូវគុណភាពជាប់លាប់ និងទិន្នផលខ្ពស់ជាងមុន។

2. ដំណើរការត្រួតពិនិត្យមិនស្ថិតស្ថេរ៖ ដំណើរការលូតលាស់នៃគ្រីស្តាល់ស៊ីលីកុនស៊ីមីកុងដុកទ័រមានភាពស្មុគស្មាញខ្ពស់ ជាមួយនឹងវាលរូបវន្តច្រើនដែលមានអន្តរកម្ម ដែលធ្វើឱ្យភាពជាក់លាក់នៃការគ្រប់គ្រងមិនស្ថិតស្ថេរ និងនាំឱ្យមានទិន្នផលផលិតផលទាប។ យុទ្ធសាស្ត្រត្រួតពិនិត្យបច្ចុប្បន្នផ្តោតជាចម្បងលើវិមាត្រម៉ាក្រូស្កុបនៃគ្រីស្តាល់ ខណៈពេលដែលគុណភាពនៅតែត្រូវបានកែតម្រូវដោយផ្អែកលើបទពិសោធន៍ដោយដៃ ដែលធ្វើឱ្យវាពិបាកក្នុងការបំពេញតាមតម្រូវការសម្រាប់ការផលិតមីក្រូ និងណាណូនៅក្នុងបន្ទះឈីប IC។

ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាប្រឈមទាំងនេះ ការអភិវឌ្ឍវិធីសាស្ត្រត្រួតពិនិត្យ និងព្យាករណ៍គុណភាពគ្រីស្តាល់តាមអ៊ីនធឺណិតតាមពេលវេលាជាក់ស្តែង គឺត្រូវការជាបន្ទាន់ រួមជាមួយនឹងការកែលម្អប្រព័ន្ធត្រួតពិនិត្យ ដើម្បីធានាបាននូវការផលិតគ្រីស្តាល់ម៉ូណូធំៗដែលមានស្ថេរភាព និងមានគុណភាពខ្ពស់សម្រាប់ប្រើប្រាស់ក្នុងសៀគ្វីរួមបញ្ចូលគ្នា។