Halbleiterwafer

Halbleiterwafer ist eine dünne Scheibe aus einem Halbleitermaterial, die als Substrat für die Herstellung elektronischer Bauelemente dient. Die überwiegende Mehrheit der Halbleiterwafer besteht aus Silizium, doch auch andere Materialien wie Germanium, GaAs, SiC oder GaN kommen für spezielle Anwendungen zum Einsatz. Wafer bilden die Grundlage für integrierte Schaltungen, Sensoren, MEMS und andere mikroelektronische Strukturen.

Herstellung und Eigenschaften

Wafer werden aus kristallinen Rohlingen gewonnen. Die gebräuchlichsten Herstellungsverfahren sind das Czochralski-Verfahren (CZ) und das Float-Zone-Verfahren (FZ). Aus dem rohen Kristall werden Scheiben geschnitten, deren Durchmesser heute vor allem 200 mm und 300 mm (und zunehmend größere Größen wie 450 mm in der Forschung) beträgt. Typische Dicke liegt im Bereich einiger hundert Mikrometer. Die Oberflächen werden poliert oder geschliffen, Rückseite und Kanten können je nach Bedarf weiterbearbeitet werden. Kristallorientierung (etwa 100, 110 oder 111) beeinflusst elektrische Eigenschaften und die Epitaxie-Optionen. Wafer sind häufig dotiert oder rein, wodurch sie als n- oder p-Typ dienen; zudem werden Oberflächenisolationen und epitaktische Schichten aufgebracht.

Verarbeitung und Anwendungen

Nach der Bearbeitung dienen Wafer als Träger für weitere Schritte der Halbleiterfertigung, wie Dünnschichtabscheidungen, Lithografie, Diffusion oder Ioneneinschläge zur Dotierung, Ätzen und Metallisierung. Typische Endprodukte sind integrierte Schaltungen, Fotodetektoren, Sensoren und MEMS. Sauberkeit, Oberflächenrauigkeit, Defektkontrollen und chemische Reinheit sind entscheidend für Ausbeute und Leistung. Halbleiterwafer bilden damit das zentrale Substrat in der modernen Mikroelektronik.