ක්වාර්ට්ස් බෝට්ටුව: ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා සහ අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තවල තීරණාත්මක වාහකයකි

ක්වාර්ට්ස් බෝට්ටුවක් යනු කුමක්ද?

A ක්වාර්ට්ස් බෝට්ටුවයනු අධි-සංශුද්ධතාවයෙන් යුත් විලයන සිලිකා වලින් සාදන ලද නිරවද්‍ය වාහකයක් වන අතර, සාමාන්‍යයෙන් බහු-ස්ලොට් නිර්මාණයක් දක්වයි. එය ඉහළ උෂ්ණත්ව ක්‍රියාවලීන්හිදී සිලිකන් වේෆර්, අර්ධ සන්නායක උපස්ථර හෝ වෙනත් ද්‍රව්‍ය රඳවා තබා ගැනීමට භාවිතා කරයි. ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා සහ අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනයේදී, ක්වාර්ට්ස් බෝට්ටු යනු විසරණය, රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම (CVD) සහ ඇනීලිං වැනි තීරණාත්මක ක්‍රියාවලීන් සඳහා අත්‍යවශ්‍ය මෙවලම් වන අතර එය නිෂ්පාදන කාර්යක්ෂමතාවයට සහ නිෂ්පාදන අස්වැන්නට සෘජුවම බලපායි.

මූලික කාර්යයන්:

ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා: ඉහළ උෂ්ණත්ව ඌෂ්මකවල සිලිකන් වේෆර් සඳහා පොස්පරස් විසරණය (PN සන්ධි සෑදීමට) සහ නිෂ්ක්‍රීය ස්ථර තැන්පත් කිරීමේදී භාවිතා වේ.
අර්ධ සන්නායක: චිප් නිෂ්පාදනයේදී ඔක්සිකරණය, කැටයම් කිරීම සහ තුනී පටල තැන්පත් වීමේදී වේෆර් රැගෙන යයි.

ක්වාර්ට්ස් බෝට්ටුවක් නිර්මාණය කර නිෂ්පාදනය කරන්නේ කෙසේද?

නිර්මාණයක්වාර්ට්ස් වේෆර් බෝට්ටුවපහත නිර්ණායක සපුරාලිය යුතුය:
-අතිශය ඉහළ සංශුද්ධතාවය:

දූෂණය වීම වළක්වා ගැනීම සඳහා අමු SiO2 ද්‍රව්‍ය 99.99% සංශුද්ධතාවය ඉක්මවිය යුතුය.

-ඉහළ උෂ්ණත්ව ප්‍රතිරෝධය:

ව්‍යුහාත්මක පිරිහීමකින් තොරව 1200℃ ට වැඩි උෂ්ණත්වයකට දිගුකාලීනව නිරාවරණය වීමට ඔරොත්තු දෙන්න.

-අඩු තාප ප්‍රසාරණය:

විකෘති වීම හෝ ඉරිතැලීම් වැළැක්වීම සඳහා තාප ප්‍රසාරණ සංගුණකය (CTE) අවම කළ යුතුය (≈5.5 10-6/℃).

-නිරවද්‍ය තව් නිර්මාණය:

ඒකාකාර උණුසුම සහතික කිරීම සඳහා ±0.1mm තුළ පාලනය වන තව් පරතරය ඉවසීම.

ක්වාර්ට්ස් බෝට්ටුවක් නිෂ්පාදනය කරන්නේ කෙසේද?

අමුද්‍රව්‍ය පිරිසිදු කිරීම:

ස්වභාවික ක්වාර්ට්ස් වැලි 2000°C දී විද්‍යුත් චාප උදුනක උණු කර Fe, Al සහ Na වැනි අපද්‍රව්‍ය ඉවත් කරයි.

ශිල්පීය ක්‍රම සැකසීම:

CNC යන්ත්‍රෝපකරණ: පරිගණක මාර්ගෝපදේශක මෙවලම් මිලිමීටරයකටත් අඩු නිරවද්‍යතාවයකින් කට්ට කැටයම් කරයි.
අච්චු වාත්තු කිරීම: සංකීර්ණ ජ්‍යාමිතීන් සඳහා, විලයනය කරන ලද සිලිකා ග්‍රැෆයිට් අච්චුවලට වත් කර සින්ටර් කරනු ලැබේ.

මතුපිට පරිපූර්ණත්වය:

දියමන්ති-මෙවලම් ඔප දැමීමේදී අංශු ඇලවීම අවම කරමින් මතුපිට රළුබව (Ra) <0.5 μm ලබා ගනී.
අම්ල සේදීම (උදා: HCl) අවශේෂ අපවිත්‍ර ද්‍රව්‍ය ඉවත් කරයි.

දැඩි පරීක්ෂාව:

තාප කම්පන පරීක්ෂාව: ඉරිතැලීම් ප්‍රතිරෝධය පරීක්ෂා කිරීම සඳහා 25℃ සහ 1200℃ අතර වේගයෙන් චක්‍රීය කර ඇත.
සංශුද්ධතා විශ්ලේෂණය: දිලිසෙන විසර්ජන ස්කන්ධ වර්ණාවලීක්ෂය (GDMS) මගින් අංශු මාත්‍ර අපද්‍රව්‍ය හඳුනා ගනී.

මෙම කර්මාන්තවල ක්වාර්ට්ස් බෝට්ටු ප්‍රතිස්ථාපනය කළ නොහැකි වන්නේ ඇයි?

රසායනික නිෂ්ක්‍රීයතාව: ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී අම්ල, ක්ෂාර, ක්ලෝරීන් සහ ක්‍රියාවලි වායු සමඟ ප්‍රතික්‍රියා වලට ප්‍රතිරෝධී වේ.

තාප ස්ථායිතාව: අතිශය අඩු CTE නිසා වේගවත් තාප චක්‍රීකරණයේදී ලෝහ හෝ පිඟන් මැටි වලට වඩා බෙහෙවින් උසස්.

දෘශ්‍ය විනිවිදභාවය: ඡායාරූප ආධාරක CVD ක්‍රියාවලීන් සඳහා UV-IR ආලෝක සම්ප්‍රේෂණයට ඉඩ සලසයි.

සංසන්දනය:

සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC) බෝට්ටුව: ඔක්සිජන් සමඟ ඉහළ පිරිවැය සහ ප්‍රතික්‍රියාශීලීත්වය (CO2 ජනනය කරයි).

මිනිරන් බෝට්ටුව: වේෆර් ප්‍රතිරෝධකතාවයට බලපාන කාබන් දූෂණය වීමේ අවදානම.

ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා නිෂ්පාදන මාර්ගවල ක්වාර්ට්ස් බෝට්ටු ක්‍රියා කරන්නේ කෙසේද?

පොස්පරස් විසරණය:
ක්‍රියාවලිය: සිලිකන් වේෆර් ක්වාර්ට්ස් බෝට්ටුවලට පටවා 850-950℃ දී POCl3 වායුවට නිරාවරණය කර PN සන්ධි සාදයි.
ආක්‍රමණශීලී POCl3 පරිසරයන්ට එරෙහිව ක්වාර්ට්ස් ඉහළ විඛාදන ප්‍රතිරෝධයක් දක්වයි.

PERC සෛල අක්‍රියකරණය:
ක්‍රියාවලිය: Al2O3 තැන්පත් කිරීමේදී පසුපස මතුපිට නිෂ්ක්‍රීය කිරීම සඳහා වේෆර් රඳවා තබා ගනී, පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කරයි.
තීරණාත්මක පරාමිතිය: තව් නිර්මාණය පටල ඝණකම ඒකාකාරිත්වය ≤3% සහතික කරයි.

ක්වාර්ට්ස් බෝට්ටු වේෆර් සැකසීමේදී නිරවද්‍යතාවය සහතික කරන්නේ කෙසේද?

ඔක්සිකරණ ක්‍රියාවලි:
ක්‍රියාවලිය: SiO2 ස්ථර වර්ධනය කිරීම සඳහා 1100℃ දී වියළි/තෙත් ඔක්සිකරණය සඳහා වේෆර් සිරස් අතට ක්වාර්ට්ස් බෝට්ටුවට පටවනු ලැබේ.
නිර්මාණ විශේෂාංගය: වේෆර් ලිස්සා යාම වැළැක්වීම සඳහා 5-10° කෝණයකින් සකස් කරන ලද ස්ලට් බිත්ති.

CVD ක්‍රියාවලි:
ක්‍රියාවලිය: Si3N4 හෝ පොලිසිලිකන් තැන්පත් වීමේදී ඒකාකාර ප්ලාස්මා ව්‍යාප්තිය සක්‍රීය කරයි.
නවෝත්පාදනය: වැඩිදියුණු කළ පටල අනුකූලතාව සඳහා උසස් මෝස්තරවල වායු ප්‍රවාහ නාලිකා ඇතුළත් වේ.

අක්‍රීය කාලය අවම කරමින් ක්වාර්ට්ස් බෝවාගේ ආයු කාලය දීර්ඝ කරන පිළිවෙත් මොනවාද?

චක්‍ර පිරිසිදු කිරීම:
දිනපතා: අයනීකරණය කළ ජලය + CO2 හිම ජෙට් පිරිසිදු කිරීම ලිහිල් අංශු ඉවත් කරයි.

සතිපතා: 80℃ දී 5% සිට්‍රික් අම්ලයේ ගිල්වීමෙන් ලෝහ ඔක්සයිඩ දිය වේ.

පරීක්ෂණ පිරික්සුම් ලැයිස්තුව:
විරූපණය: ක්වාර්ට්ස් මත සුදු ලප ස්ඵටිකීකරණය පෙන්නුම් කරයි; ආවරණය 5% ඉක්මවන්නේ නම් ප්‍රතිස්ථාපනය කරන්න.
ක්ෂුද්‍ර ඉරිතැලීම්: භූගත දෝෂ හඳුනා ගැනීම සඳහා ඩයි විනිවිද යාමේ පරීක්ෂණය භාවිතා කරන්න.

ක්වාර්ට්ස් බෝට්ටු තාක්ෂණය නැවත අර්ථ දක්වනු ඇති ඉදිරි ගමන කුමක්ද?

IoT-සක්‍රීය බෝට්ටු:
කාවැද්දූ ෆයිබර් බ්‍රැග් ග්‍රේටින් (FBG) සංවේදක තත්‍ය කාලීන උෂ්ණත්ව අනුක්‍රමණයන් (±1°C නිරවද්‍යතාවය) නිරීක්ෂණය කරයි.

උසස් ආලේපන:
යිට්‍රියා-ස්ථායී සර්කෝනියා (YSZ) ආලේපන එපිටැක්සියල් ප්‍රතික්‍රියාකාරකවල සිලිකන් කාබයිඩ් ගොඩනැගීම 70% කින් අඩු කරයි.

ආකලන නිෂ්පාදනය:
දැලිස් ව්‍යුහයන් සහිත ත්‍රිමාණ මුද්‍රිත ක්වාර්ට්ස් බෝට්ටු ශක්තිය පවත්වා ගනිමින් බර 40% කින් අඩු කරයි.

නිගමනය

ටෙරාවොට් පරිමාණයේ සූර්ය ගොවිපලවල් සක්‍රීය කිරීමේ සිට දියුණු අර්ධ සන්නායක හරහා AI විප්ලවය බල ගැන්වීම දක්වා,ක්වාර්ට්ස් බෝට්ටුවනවීන තාක්‍ෂණයේ නිහතමානී වැඩ අශ්වයන් වේ. කර්මාන්ත කුඩාකරණයේ සහ කාර්යක්ෂමතාවයේ සීමාවන් තල්ලු කරන විට, ක්වාර්ට්ස් බෝට්ටු නිර්මාණයේ සහ ද්‍රව්‍ය විද්‍යාවේ නවෝත්පාදනයන් තීරණාත්මකව පවතිනු ඇත - AI සහ ක්වොන්ටම් පරිගණකකරණයේ යුගයේ පවා, සමහර "පැරණි පාසල්" ද්‍රව්‍ය තවමත් අනාගතයේ යතුරු රඳවා තබා ගන්නා බව ඔප්පු කරයි.