Das Czochralski-Verfahren ist ein Verfahren, bei dem die Temperaturen sorgfältig gesenkt und gleichzeitig ein Impfkristall langsam aus einer geschmolzenen Lösung des Materials herausgehoben wird, um riesige, hochwertige Halbleiterkristalle zu erzeugen.
Das Czochralski-Verfahren (Cz-Verfahren) wird oft auch als Schmelzziehen oder Kristallziehen bezeichnet. Dabei wird Silizium (Si) zunächst geschmolzen und anschließend vorsichtig zu einem kristallinen Zustand erstarren gelassen. Dieses Verfahren ist schnell und sehr gut kontrollierbar. Das Cz-Verfahren hat sich als zuverlässige Methode zur Herstellung hochreiner monokristalliner Siliziumkristalle etabliert, vor allem für die Halbleiter- und Solarindustrie (sowie für integrierte Schaltungen in der Computerindustrie und in der Mikrosystemtechnik ). Sie profitieren von der hervorragenden Leistung und Qualität der so gewonnenen Kristalle.
Wie wird das Czochralski-Verfahren durchgeführt?
Zunächst wird der Quarztiegel einer Einkristallziehanlage mit hochreinem polykristallinem Silizium befüllt und anschließend in einer Argonatmosphäre mittels eines Widerstandsheizers geschmolzen. Sobald die Schmelze (Schmelzpunkt ca. 1,412 °C) eine stabile Temperatur erreicht hat, wird ein rotierender monokristalliner Silizium-Impfkristall eingetaucht. Durch eine leichte Temperaturabsenkung wird die Siliziumkristallisation am Impfkristall eingeleitet. Beim sanften Hochziehen des Impfkristalls bildet sich ein zylindrischer Silizium-Einkristall, der am Impfkristall hängt. Durch die Kontrolle von Temperatur und Ziehgeschwindigkeit lässt sich ein Silizium-Einkristall mit gleicher Orientierung und Struktur wie der Impfkristall mit gleichmäßigem Durchmesser ziehen.
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