3. Herstellung von einkristallinem Silizium, Galliumarsenid und Siliziumkarbid

Der Fachbeitrag widmet sich der Herstellung von einkristallinem Silizium, Galliumarsenid und Siliziumkarbid, die entscheidend für die Mikroelektronik und Optoelektronik sind. Die technische Gewinnung von einkristallinem Silizium erfolgt in mehreren Schritten, beginnend mit der Herstellung von Rohsilizium aus Quarzkies in Elektroschmelzöfen. Anschließend wird das Rohsilizium in Trichlorsilan umgewandelt und durch Destillation gereinigt. Das hochreine Trichlorsilan wird dann in einer chemischen Gasphasenabscheidung zu elektronischem Silizium (EGS) verarbeitet. EGS dient als Ausgangsmaterial für die Herstellung von einkristallinem Silizium mittels Tiegelzieh- und Zonenziehverfahren. Das Tiegelziehverfahren (Czochralski-Verfahren) ist weit verbreitet und ermöglicht große Kristalldurchmesser, ist jedoch anfällig für Verunreinigungen durch Quarz- und Graphittiegel. Das Zonenziehverfahren (Float Zone) hingegen vermeidet diese Verunreinigungen und bietet eine bessere Dotierungshomogenität, ist jedoch teurer und führt zu einer höheren Dichte an Kristallfehlern. Galliumarsenid und Siliziumkarbid werden ebenfalls detailliert behandelt, wobei die Herstellungsprozesse und spezifischen Anwendungen in der Optoelektronik und Leistungselektronik beschrieben werden. Die Herausforderungen und Besonderheiten dieser Materialien, wie die Entstehung von Mikroröhren bei Siliziumkarbid, werden ebenfalls diskutiert.