SO HERSTELLEN SIE EINE SILIZIUMWAFER
A Waferist eine etwa ein Millimeter dicke Siliziumscheibe, die durch technisch sehr anspruchsvolle Verfahren eine extrem glatte Oberfläche aufweist. Das jeweilige Kristallzüchtungsverfahren wird vom späteren Einsatzzweck bestimmt. Beim Czochralski-Prozess beispielsweise wird polykristallines Silizium geschmolzen und ein bleistiftdünner Impfkristall in die Schmelze getaucht. Anschließend wird der Impfkristall rotiert und langsam nach oben gezogen. Das Ergebnis ist ein sehr schwerer Koloss, ein Einkristall. Durch Zugabe kleiner Einheiten hochreiner Dotierstoffe lassen sich die elektrischen Eigenschaften des Einkristalls gezielt einstellen. Die Kristalle werden nach Kundenspezifikation dotiert, anschließend poliert und in Scheiben geschnitten. Nach verschiedenen weiteren Produktionsschritten erhält der Kunde seine spezifizierten Wafer in einer speziellen Verpackung, die es ihm ermöglicht, die Wafer sofort in seiner Produktionslinie einzusetzen.
CZOCHRALSKI-VERFAHREN
Heute wird ein Großteil der Silizium-Einkristalle nach dem Czochralski-Verfahren gezüchtet. Dabei wird polykristallines hochreines Silizium in einem Tiegel aus hochreinem Quarz geschmolzen und mit Dotierstoffen (üblicherweise B, P, As, Sb) versetzt. Ein dünner, einkristalliner Impfkristall wird in die Siliziumschmelze getaucht. Aus diesem dünnen Kristall entwickelt sich dann ein großer CZ-Kristall. Durch präzise Regelung der Temperatur und des Durchflusses der Siliziumschmelze, der Kristall- und Tiegelrotation sowie der Kristallziehgeschwindigkeit entsteht ein monokristalliner Siliziumblock von höchster Qualität.
FLOAT-ZONE-METHODE
Nach dem Float-Zone-Verfahren hergestellte Einkristalle eignen sich ideal für den Einsatz in Leistungshalbleiterbauelementen wie IGBTs. Ein zylindrischer polykristalliner Siliziumblock wird über einer Induktionsspule montiert. Ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld schmilzt das Silizium vom unteren Teil des Stabs. Das elektromagnetische Feld reguliert den Siliziumfluss durch eine kleine Öffnung in der Induktionsspule auf den darunterliegenden Einkristall (Float-Zone-Verfahren). Die Dotierung, üblicherweise mit Bor oder Phosphor, erfolgt durch Zugabe gasförmiger Substanzen.
Beitragszeit: 07.06.2021