WIE MAN EINE SILIKONWAFER HERSTELLT

WIE MAN EINE SILIKONWAFER HERSTELLT

A Waferist eine etwa 1 Millimeter dicke Siliziumscheibe, die dank technisch sehr anspruchsvoller Verfahren eine extrem ebene Oberfläche aufweist. Die spätere Verwendung bestimmt, welches Kristallzüchtungsverfahren angewendet werden sollte. Beim Czochralski-Verfahren wird beispielsweise das polykristalline Silizium geschmolzen und ein bleistiftdünner Impfkristall in das geschmolzene Silizium getaucht. Anschließend wird der Impfkristall gedreht und langsam nach oben gezogen. Es entsteht ein sehr schwerer Koloss, ein Einkristall. Durch die Zugabe kleiner Einheiten hochreiner Dotierstoffe ist es möglich, die elektrischen Eigenschaften des Einkristalls zu wählen. Die Kristalle werden nach Kundenvorgabe dotiert, anschließend poliert und in Scheiben geschnitten. Nach verschiedenen weiteren Produktionsschritten erhält der Kunde seine spezifizierten Wafer in einer speziellen Verpackung, die es dem Kunden ermöglicht, den Wafer sofort in seiner Produktionslinie zu verwenden.

CZOCHRALSKI-VERFAHREN

Heutzutage wird ein großer Teil der Siliziumeinkristalle nach dem Czochralski-Verfahren gezüchtet, bei dem polykristallines hochreines Silizium in einem hochreinen Quarztiegel geschmolzen und mit Dotierstoffen (normalerweise B, P, As, Sb) versetzt wird. Ein dünner, einkristalliner Impfkristall wird in das geschmolzene Silizium getaucht. Aus diesem dünnen Kristall entwickelt sich dann ein großer CZ-Kristall. Die präzise Regulierung der Temperatur und des Flusses des geschmolzenen Siliziums, der Kristall- und Tiegelrotation sowie der Kristallziehgeschwindigkeit führt zu einem monokristallinen Siliziumblock von extrem hoher 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 hilft dabei, das Silizium aus dem unteren Teil des Stabes zu schmelzen. Das elektromagnetische Feld reguliert den Siliziumfluss durch ein kleines Loch in der Induktionsspule und auf den darunter liegenden Einkristall (Float-Zone-Methode). Die Dotierung, meist mit B oder P, erfolgt durch Zugabe gasförmiger Stoffe.