ซิลิกอนโลหะวิทยาแบ่งออกเป็นเกรดต่างๆ ขึ้นอยู่กับระดับความบริสุทธิ์ซึ่งเป็นตัวกำหนดการใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ นี่คือการจำแนกประเภทโดยละเอียด:
1. ซิลิกอนโลหะ (MG-Si)
ความบริสุทธิ์-ซิลิกอน 97% -99%
สิ่งสกปรกที่สำคัญ-
เหล็ก (Fe): น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.5%
อลูมิเนียม (Al): น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.5%
แคลเซียม (Ca): น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.3%
การใช้งานหลัก-
อลูมิเนียมอัลลอยด์(เช่น ชิ้นส่วนยานยนต์ ส่วนประกอบการบินและอวกาศ)
การผลิตเหล็กซิลิคอน(สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้า)
วัตถุดิบสำหรับโลหะผสมเฟอร์โรซิลิคอน(ใช้ในการผลิตเหล็ก)
การผลิต: ผลิตโดยการลดคาร์บอเทอร์มิกในเตาอาร์คไฟฟ้า
2. ชั้นเคมีของซิลิกอน
ความบริสุทธิ์: มากกว่าหรือเท่ากับ 99%ซิลิคอน
สิ่งสกปรกที่สำคัญ-
เฟ: น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.4%
อัล: น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.4%
แคลิฟอร์เนีย: น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.1%
การใช้งานหลัก-
วัตถุดิบสำหรับการผลิตซิลิโคน(สารเคลือบหลุมร่องฟัน สารหล่อลื่น เรซิน)
การผลิตโพลีซิลิคอน(ใช้กระบวนการทำให้บริสุทธิ์เช่นวิธีซีเมนส์)
การกลั่น: แปรรูปเพิ่มเติมเพื่อขจัดสิ่งเจือปนเพื่อใช้ในอุตสาหกรรมเคมีและพลังงานแสงอาทิตย์
3. ซิลิคอนเกรดอิเล็กทรอนิกส์ (EG-Si)
ความบริสุทธิ์: มากกว่าหรือเท่ากับ 99.9999% (ความบริสุทธิ์ 6N+)
สิ่งเจือปนที่สำคัญ-
โบรอน (B), ฟอสฟอรัส (P): < 1 ppb (ส่วนในพันล้านส่วน)
โลหะหนัก (เช่น Cu, Ni): < 0.1 ppb
การใช้งานหลัก-
เวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์สำหรับวงจรรวม (IC) และไมโครชิป
เซลล์แสงอาทิตย์ (PV)สำหรับแผงโซลาร์เซลล์
การผลิต-
รับจากโพลีซิลิคอนโดยใช้กระบวนการต่างๆ เช่น วิธี Czochralski (CZ) หรือวิธี Float Zone (FZ)
ต้องการการทำให้บริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษ (เช่น การกลั่นแบบโซน การสะสมไอสารเคมี)
4. ซิลิคอนเกรดพลังงานแสงอาทิตย์ (SoG-Si)
ความบริสุทธิ์-จาก 99.9999% (6N) ถึง 99.99999% (7N)-
ตัวเลือกระดับกลางระหว่างชั้นเรียนเคมีและอิเล็กทรอนิกส์
แอปพลิเคชัน-
ส่วนใหญ่ใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์-
ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ: ข้อกำหนดด้านความบริสุทธิ์ที่เข้มงวดน้อยกว่าเกรด e ซึ่งช่วยลดต้นทุนการผลิต
หมายเหตุสำคัญ
โพลีซิลิคอนกับซิลิกอนโลหะ-
Поликремний (>99.9999% Si) ผลิตจากซิลิคอนเกรดเคมีและทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับ EG-Si และ SoG-Si
ผลกระทบของสิ่งสกปรก-
แม้แต่สิ่งสกปรก (เช่น Fe, Al) ก็ทำให้คุณสมบัติทางไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์แย่ลง
เทคโนโลยีการทำให้บริสุทธิ์ขั้นสูง (เช่น การกลั่น การกลั่นด้วยก๊าซ) เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้ได้เกรดที่บริสุทธิ์ยิ่งขึ้น