WIE MAN EINE SILIZIUMWAFER HERSTELLT
A WaffelEin Siliziumwafer ist eine etwa 1 Millimeter dicke Scheibe mit extrem ebener Oberfläche, die durch technisch anspruchsvolle Verfahren hergestellt wird. Die weitere Verwendung bestimmt das anzuwendende Kristallzüchtungsverfahren. Beim Czochralski-Verfahren beispielsweise wird polykristallines Silizium geschmolzen und ein stiftdünner Impfkristall in die Schmelze eingetaucht. Anschließend wird der Impfkristall gedreht und langsam nach oben gezogen. So entsteht ein sehr schwerer Koloss, ein Einkristall. Dessen elektrische Eigenschaften lassen sich durch Zugabe geringer Mengen hochreiner Dotierstoffe gezielt einstellen. Die Kristalle werden gemäß den Kundenspezifikationen dotiert, poliert und in Scheiben geschnitten. Nach verschiedenen weiteren Produktionsschritten erhält der Kunde die spezifizierten Wafer in einer speziellen Verpackung, die den sofortigen Einsatz in seiner Produktionslinie ermöglicht.
CZOCHRALSKI-VERFAHREN
Heute wird ein Großteil der Silizium-Einkristalle nach dem Czochralski-Verfahren gezüchtet. Dabei wird polykristallines, hochreines Silizium in einem hochreinen Quarztiegel geschmolzen und das Dotierungsmittel (üblicherweise Bor, Phosphor, Arsen oder Antimon) zugegeben. Ein dünner, einkristalliner Impfkristall wird in das flüssige Silizium eingetaucht. Aus diesem dünnen Kristall wächst dann ein großer Czochralski-Kristall. Die präzise Steuerung der Temperatur und des Flusses des flüssigen Siliziums, der Rotation von Kristall und Tiegel sowie der Ziehgeschwindigkeit des Kristalls führt zu einem monokristallinen Siliziumblock von extrem hoher Qualität.
FLOAT ZONE METHODE
Nach dem Zonenschmelzverfahren hergestellte Einkristalle eignen sich ideal für den Einsatz in Leistungshalbleiterbauteilen wie IGBTs. Ein zylindrischer polykristalliner Siliziumblock wird über einer Induktionsspule montiert. Ein elektromagnetisches Hochfrequenzfeld schmilzt das Silizium vom unteren Teil des Blocks her auf. Das elektromagnetische Feld steuert den Siliziumfluss durch eine kleine Öffnung in der Induktionsspule auf den darunter liegenden Einkristall (Zonenschmelzverfahren). Die Dotierung, üblicherweise mit Bor (B) oder Phosphor (P), erfolgt durch Zugabe gasförmiger Substanzen.
Veröffentlichungsdatum: 07.06.2021