Czochralskiprocessen

Czochralskiprocessen, ofta förkortad CZ-processen, är en metod för att odla monokristaller ur ett smält material. Den uppfanns av Jan Czochralski 1915 och har blivit en av de mest använda teknikerna för att tillverka stora enhetskristaller till hallektronik och elektronikindustrin.

Principen innebär att en seedkristall sänks ned i ett smält i en crucibly eller liknande behållare och därefter dras uppåt samtidigt som den roteras. Smältans temperatur och värmegradient kontrolleras noggrant för att främja en jämn kristallvägg. Genom att successivt dra seeden uppåt får man en cylinderformad kristallkropp, en så kallad boule, där materialets sammansättning och dopning kan styras via dopantkoncentration i smältan. Rörelsehastigheten för uppdragning och rotationen reglerar diameter och kvalitet på kristallen.

Material som odlas med CZ-processen inkluderar kisel och germanium, samt andra halvledarmaterial. Crucibeln och miljön påverkar renhet och får ofta påverkan av syre- och andra föroreningar som följer med processen. I kisel används ofta kiselscrubbas eller kvartscruciblar, och dopterminer som bor eller fosfor kan införlivas i smältan för att skapa p- eller n-dopade kristaller.

Den resulterande boule används sedan som råmaterial för att tillverka wafers genom skärning, slipning och polering. CZ-kisel dominerar inom halvledarindustrin och högkvalitativa solceller, särskilt där stora diametrar och kostnadseffektiv produktion är prioriterade. Nackdelar inkluderar betydande syreinnehåll som kommer från crucibeln och vissa kristalldefekter, vilket kräver ytterligare bearbetning och kontroll.