HOE MAAK JE EEN SILICIUMWAFER

HOE MAAK JE EEN SILICIUMWAFER

A wafeltjeEen wafer is een plakje silicium van ongeveer 1 millimeter dik met een extreem vlak oppervlak, dankzij technisch zeer veeleisende processen. Het uiteindelijke gebruik bepaalt welke kristalgroeimethode moet worden toegepast. Bij het Czochralski-proces wordt bijvoorbeeld polykristallijn silicium gesmolten en wordt een potlooddun zaadkristal in het gesmolten silicium gedompeld. Het zaadkristal wordt vervolgens gedraaid en langzaam omhoog getrokken. Het resultaat is een zeer zware kolos, een monokristal. De elektrische eigenschappen van het monokristal kunnen worden geselecteerd door kleine hoeveelheden zeer zuivere doteringsmiddelen toe te voegen. De kristallen worden gedoteerd volgens de specificaties van de klant en vervolgens gepolijst en in plakjes gesneden. Na diverse verdere 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. Dit proces omvat het smelten van polykristallijn, zeer zuiver silicium in een hyperzuivere kwartskroes, waaraan vervolgens een doteringsmiddel (meestal B, P, As of Sb) wordt toegevoegd. Een dun, monokristallijn zaadkristal wordt in het gesmolten silicium gedompeld. Uit dit dunne kristal ontwikkelt zich vervolgens een groot Czochralski-kristal. Door de temperatuur en de stroom van het gesmolten silicium, de rotatie van het kristal en de kroes, en de snelheid waarmee het kristal wordt getrokken, nauwkeurig te regelen, ontstaat een monokristallijn siliciumblok van extreem hoge kwaliteit.

VLOTTINGZONE-METHODE

Monokristallen die volgens de floatzone-methode worden vervaardigd, zijn ideaal voor gebruik in vermogenshalfgeleidercomponenten, zoals IGBT's. Een cilindrische, polykristallijne siliciumstaaf wordt over een inductiespoel geplaatst. Een elektromagnetisch veld met radiofrequentie helpt het silicium aan de onderkant van de staaf te smelten. Het elektromagnetische veld regelt de siliciumstroom door een klein gaatje in de inductiespoel naar het monokristal dat eronder ligt (floatzone-methode). De dotering, meestal met B of P, wordt bereikt door toevoeging van gasvormige stoffen.