Halbleiterbasis

Halbleiterbasis bezeichnet das Material, auf dem Halbleiterbauelemente hergestellt werden. Sie bildet die physikalische Grundlage für die elektrischen Eigenschaften, die Strukturstabilität und die Verarbeitbarkeit der Bauelemente. Die Basis bestimmt wesentliche Merkmale wie Bandlücken, Kristallstruktur, Defektanheiten und Kompatibilität zu weiteren Schichten.

Die am häufigsten eingesetzte Halbleiterbasis ist Silizium (Si). Seine Vorteile sind gute Verfügbarkeit, relativ niedrige Kosten, eine geeignete Bandlücke (etwa 1,12 eV) sowie eine natürliche Oxidschicht (SiO2), die als Gate-Dielektrikum genutzt wird. Dadurch lassen sich leistungsfähige integrierte Schaltungen effizient herstellen. Neben Silizium werden auch andere Basen verwendet, etwa Siliziumcarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) für Hochleistungs- und Hochfrequenzanwendungen, sowie III-V-Halbleiter wie GaAs oder InP für optoelektronische Bauelemente.

Halbleiterwafer entstehen aus hochreinem Einkristallmaterial. Reinstsilizium wird durch Verfahren wie Czochralski (CZ) oder Float-Zone (FZ) zu Scheiben geformt. Die Oberflächen werden poliert und gereinigt. Für die Erzeugung epitaktischer Schichten kommen Wachstumsprozesse wie MBE (Molecular Beam Epitaxy) und MOVPE (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) zum Einsatz. Diese Schichten definieren Dotierung, Dicke und Kristallorientierung und ermöglichen die Herstellung von Transistoren, Dioden und Sensoren.

Die Qualität der Halbleiterbasis beeinflusst Defekte, Gitterfehlanpassungen und die Zuverlässigkeit von Bauelementen. Substratwahl, Verarbeitungsverfahren und Dotierung sind daher zentrale Faktoren. In der Industrie dominieren Siliziumwafer in gängigen Größen, während spezialisierte Anwendungen vermehrt SiC- oder GaN-Basen nutzen.

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