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Wolfram für Saphir Wachstumsofen  »

Das Czochralski-Verfahren ist ein Verfahren des Kristallwachstums verwendet, um Einkristalle aus Halbleitern (z.B. Silizium, Germanium und Galliumarsenid), Metalle (z.B. Palladium, Platin, Silber, Gold), Salze und synthetische Edelsteine erhalten. Der Prozess wird nach polnischen Wissenschaftler Jan Czochralski benannt, der die Methode im Jahr 1916 erfunden, während die Kristallisationsraten von Metallen zu untersuchen.

Die wichtigste Anwendung kann das Wachstum von großen zylindrischen Ingots oder Boules sein, aus einkristallinem Silizium in der Elektronikindustrie verwendet, um Halbleitervorrichtungen wie integrierten Schaltungen machen. Andere Halbleiter, wie Galliumarsenid, können auch mit diesem Verfahren gezüchtet werden, obwohl niedrigere Defektdichten in diesem Fall kann unter Verwendung von Varianten der Bridgman-Stockbarger -Methode erhalten werden.

Aufgrund der Wirkungsgrade von gemeinsamen Wafer Spezifikationen hat die Halbleiterindustrie Wafer mit genormten Abmessungen verwendet werden. In den frühen Tagen waren die Boules kleiner, nur wenige Zoll breit. Mit fortschrittlicher Technologie, nutzen High-End-Gerätehersteller 200 mm und 300 mm Wafern mit einem Durchmesser. Die Breite wird durch eine genaue Steuerung der Temperatur gesteuert wird, die Drehzahlen und die Geschwindigkeit der Keimhalter zurückgezogen wird. Die Kristallblöcke , aus denen diese Wafer geschnitten werden, können bis zu 2 Meter lang sein, mehrere hundert Kilogramm wiegen. Größere Wafer ermöglichen Verbesserungen in der Herstellungseffizienz , da mehr Chips auf jedem Wafer hergestellt werden können, so hat es einen stetigen Antrieb zu erhöhen Siliziumwafergrößen sind. Der nächste Schritt nach oben, 450 mm, wird zur Zeit für die Einführung im Jahr 2018] Siliziumwafer geplant sind typischerweise etwa 0,2 bis 0,75 mm dick und kann für die Herstellung von integrierten Schaltungen oder strukturiert für die Herstellung von Solarzellen zu großen Planheits poliert werden.

Der Prozess beginnt, wenn die Kammer auf etwa 1500 Grad Celsius erhitzt wird, das Silizium schmelzen. Wenn das Silizium vollständig geschmolzen ist, wird ein kleiner Impfkristall an dem Ende einer Drehwelle montiert langsam abgesenkt, bis sie unterhalb der Oberfläche des geschmolzenen Siliziums nur eintaucht. Die Welle dreht sich gegen den Uhrzeigersinn und der Tiegel dreht sich im Uhrzeigersinn. Die sich drehende Stange wird dann nach oben gezogen sehr langsam, eine etwa zylindrische Vorform aufgebracht werden können. Die Kugel kann von einem bis zwei Metern, abhängig von der Menge an Silizium in dem Tiegel.

Die elektrischen Eigenschaften des Siliciums durch Zugabe von Material, wie Phosphor oder Bor in die Silizium gesteuert, bevor es geschmolzen wird. Das hinzugefügte Material wird als Dotierstoff und der Prozess wird Dotierung genannt. Dieses Verfahren ist auch mit Halbleitermaterialien außer Silizium, wie Galliumarsenid verwendet.

Das Wachstum von Saphir ist die gleiche wie Silizium, aber wenn Saphir durch das Czochralski-Verfahren gezüchtet wird, die Schmelze in einem Wolfram- oder Molybdän-Tiegel enthaltenen.

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