Le procédé Czochralski est un procédé qui consiste à refroidir soigneusement les températures tout en retirant lentement un germe cristallin d'une solution fondue du matériau afin de créer d'énormes cristaux semi-conducteurs de haute qualité.
Le procédé Czochralski (Cz), souvent appelé étirage à partir de la phase fondue ou étirage de cristaux, consiste à faire fondre du silicium (Si), puis à le laisser se solidifier progressivement jusqu'à l'obtention d'un état cristallin. Cette méthode présente l'avantage d'être rapide et très contrôlable. Le procédé Cz s'est imposé comme une méthode fiable pour la production de cristaux de silicium monocristallin de haute pureté, principalement destinés aux industries des semi-conducteurs et du solaire (ainsi qu'à l'industrie informatique pour les circuits intégrés et la technologie des microsystèmes ). Les cristaux ainsi obtenus offrent une excellente efficacité et une qualité remarquable.
Comment se déroule le procédé Czochralski ?
Tout d'abord, le creuset en silice d'un système d'étirage de monocristaux est rempli de silicium polycristallin de haute pureté , puis chauffé à l'aide d'une résistance chauffante afin de le faire fondre sous atmosphère d'argon. Un germe monocristallin de silicium en rotation est plongé dans le bain de fusion une fois que celui-ci a atteint sa température stabilisée (son point de fusion étant d'environ 1 412 °C). La cristallisation du silicium sur le germe est amorcée par une légère diminution de température. Un monocristal de silicium cylindrique, suspendu au germe, commence à se former lorsque ce dernier est délicatement tiré vers le haut. En contrôlant la température et la vitesse d'étirage, on peut obtenir un monocristal de silicium de diamètre constant, présentant la même orientation et la même structure que le germe.
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