HOE MAAK JE EEN SILICONEN WAFELTJE

HOE MAAK JE EEN SILICONEN WAFELTJE

A wafeltjeis een stukje silicium van ongeveer 1 millimeter dik dat dankzij technisch zeer veeleisende procedures een extreem vlak oppervlak heeft. Het daaropvolgende gebruik bepaalt welke kristalgroeiprocedure moet worden toegepast. Bij het Czochralski-proces wordt bijvoorbeeld het polykristallijne silicium gesmolten en wordt een potlooddun entkristal in het gesmolten silicium gedompeld. Het zaadkristal wordt vervolgens gedraaid en langzaam naar boven getrokken. Er ontstaat een heel zwaar gevaarte, een monokristal. Het is mogelijk om de elektrische eigenschappen van het monokristal te selecteren door kleine eenheden doteermiddelen met een hoge zuiverheid toe te voegen. De kristallen worden volgens klantspecificatie gedoteerd 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 van hoge zuiverheid wordt gesmolten in een hyperzuivere kwartskroes en het doteermiddel (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 zirkonia-kristal. Nauwkeurige regeling van de temperatuur en stroming van het gesmolten silicium, de rotatie van het kristal en de smeltkroes, evenals de kristaltreksnelheid resulteren in een monokristallijne siliciumstaaf van extreem hoge kwaliteit.

FLOAT ZONE-METHODE

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