HOE MAAK JE EEN SILICIUMWAFER

HOE MAAK JE EEN SILICIUMWAFER

A wafeltjeis een plak silicium van ongeveer 1 millimeter dik met een extreem vlak oppervlak dankzij technisch zeer veeleisende procedures. Het daaropvolgende gebruik bepaalt welke kristalgroeiprocedure moet worden toegepast. In het Czochralski-proces bijvoorbeeld wordt het polykristallijne silicium gesmolten en wordt een potlooddun entkristal in het gesmolten silicium gedoopt. Het entkristal wordt vervolgens gedraaid en langzaam omhoog getrokken. Het resultaat is een zeer zwaar gevaarte, een monokristal. De elektrische eigenschappen van het monokristal kunnen worden geselecteerd door kleine eenheden zeer zuivere doteermiddelen toe te voegen. De kristallen worden gedoteerd volgens de specificaties van de klant en vervolgens gepolijst en in plakjes gesneden. Na diverse aanvullende productiestappen ontvangt de klant de gespecificeerde wafers in een speciale verpakking, waardoor de klant de wafer direct in zijn productielijn kan gebruiken.

CZOCHRALSKI-PROCES

Tegenwoordig wordt een groot deel van de siliciummonokristallen gekweekt volgens het Czochralski-proces, waarbij polykristallijn silicium met een hoge zuiverheidsgraad wordt gesmolten in een hyperzuivere kwartskroes en de dopant (meestal B, P, As, Sb) wordt toegevoegd. Een dun monokristallijn entkristal wordt in het gesmolten silicium gedompeld. Uit dit dunne kristal ontstaat vervolgens een groot CZ-kristal. Nauwkeurige regeling van de temperatuur en stroming van het gesmolten silicium, de rotatie van het kristal en de kroes, en de treksnelheid van het kristal resulteren in een monokristallijn siliciumstaaf van extreem hoge kwaliteit.

FLOAT ZONE METHODE

Monokristallen vervaardigd volgens de floatzonemethode zijn ideaal voor gebruik in vermogenshalfgeleidercomponenten, zoals IGBT's. Een cilindrische polykristallijne siliciumstaaf wordt boven een inductiespoel gemonteerd. Een radiofrequent elektromagnetisch veld helpt het silicium uit het onderste deel van de staaf te smelten. Het elektromagnetische veld reguleert de siliciumstroom door een klein gaatje in de inductiespoel naar het monokristal dat eronder ligt (floatzonemethode). De dotering, meestal met B of P, wordt bereikt door gasvormige stoffen toe te voegen.