Herstellung von Si-Einkristallen: Czochralski- und Float-Zone Verfahren
Vor dem Ende des Kristallwachstums wird dessen Durchmesser durch eine Zunahme der Ziehgeschwindigkeit kontinuierlich auf Null verringert um thermische Spannungen im Kristall durch ein abruptes Heben aus der Schmelze zu vermeiden.
Czochralski-Verfahren:
Vor- und Nachteile
Die Vorteile des Czochralski-Verfahrens sind große mögliche Kristalldurchmesser(derzeit bis 18 Zoll = 46 cm) sowie – verglichen mit dem im nächsten Abschnitt erläuterten Float-Zone-Verfahren – geringere Kosten der daraus hergestellten Wafer.Ein Nachteil des Czochralski-Verfahrens sind Verunreinigungen durch die Tiegelwand mit Sauerstoff (ca. 1018 cm-3), Kohlenstoff (ca. 1017 cm-3) und Metallen welche die Minoritäten-Lebensdauer im Silizium herabsetzen.Ein weiterer Nachteil ist die relativ ungleichmäßige Dotierung über das gesamte Kristall-Volumen, wodurch keine sehr gering dotierten, hochohmigen CZ-Wafer (> ca. 100 Ohm cm) möglich sind. Ein Magnetfeld am Ort der Schmelze („Magnetic Czochralski”, MCZ) kann nicht-stationäre Strömungen der Schmelze unterdrücken, was die Homogenität der im Kristall eingebauten Dotierstoffkonzentration deutlich verbessert und so hoch-ohmige CZ-Wafer möglich macht.
Float-Zone-Verfahren:
Vor- und Nachteile
Der Hauptvorteil des Float-Zone Verfahrens ist die Möglichkeit, die Dotierstoff-Konzentration auch auf sehr geringem Level mit großer Homogenität vorzugeben, wodurch sehr hochohmige (1.000 - 10.000 Ohm cm) und bzgl. des Widerstands sehr eng spezifizierte Wafer realisierbar sind.
Zudem ist die Verunreinigung mit Fremdstoffen wesentlich geringer (Sauerstoff und Kohlenstoff < 1016 cm-3) als beim CZ-Verfahren, da die Si-Schmelze nicht mit Quarz in Kontakt kommt und keine Grafittiegel verwendet werden.
Die Nachteile des FZ-Verfahrens sind rel. hohe Kosten, sowie ein begrenzter Durchmesser des Einkristalls, beim derzeitigen Stand der Technik entsprechend 6 - 8 Zoll FZ Wafern.
Unsere Float-Zone Wafer
- Verfügbare oder versandbereite 2 Zoll Float-Zone Wafer: 2 Zoll FZ Wafer
- Verfügbare oder versandbereite 4 Zoll Float-Zone Wafer: 4 Zoll FZ Wafer
Unsere Wafer-Broschüre
Unsere technische Wafer-Broschüre mit Informationen zur Herstellung und Spezifizierung von Silizium-, Quarz-, Quarzglas und Borosilikat-Glaswafern kann hier als pdf geladen oder (gratis) bestellt werden.