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Micron Document

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<title>Ingot</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Ingot</span></h1>

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<p>Als <b>Ingot</b> (<a href="Englische_Sprache" title="Englische Sprache">englisch</a> für ‚<a href="Barren_(Metall)" title="Barren (Metall)">Barren</a>‘) wird ein Block aus einem <a href="Halbleiter" title="Halbleiter">Halbleitermaterial</a> wie <a href="Silicium" title="Silicium">Silicium</a> bezeichnet. Ingots können <a href="Einkristall" title="Einkristall">monokristallin</a> oder <a href="Polykristall" title="Polykristall">polykristallin</a> aufgebaut sein. Bei Polykristallen wird noch in ungeordnete und in gerichtete Kristallisation unterteilt.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Monokristalline_Ingots">Monokristalline Ingots</h2></div>

<p>Monokristalline Ingots können durch unterschiedliche <a href="Kristallzucht" class="mw-redirect" title="Kristallzucht">Kristallzuchtverfahren</a> hergestellt werden. In der Regel erfolgt die Züchtung aus der <a href="Schmelze" class="mw-redirect" title="Schmelze">Schmelze</a>, wobei üblicherweise das <a href="Czochralski-Verfahren" title="Czochralski-Verfahren">Czochralski-Verfahren</a> bei Silicium und auch anderen Halbleitermaterialien eingesetzt wird. Beim Czochralski-Verfahren (kurz: CZ-Verfahren) erfolgt die Herstellung des Ingots, indem ein als <a href="Kristallisationskeim" class="mw-redirect" title="Kristallisationskeim">Kristallisationskeim</a> dienender <a href="Impfkristall" title="Impfkristall">Impfkristall</a> in eine Schmelze des Halbleitermaterials getaucht wird. Durch langsames kontrolliertes Heben unter Rotation (sogenanntes <i>Ziehen</i>) erhält man die charakteristisch geformten runden Säulen (Ingots), die im Fall von Silicium heute üblicherweise einen Durchmesser von ca. 200 oder 300 mm und 2 m Höhe aufweisen (Bild rechts). Ingots aus anderen Halbleitermaterialien sind in der Regel auch heute noch deutlich kleiner. Der Grund hierfür ist vor allem der weit geringere Bedarf an anderen Halbleitermaterialien, der solch große Kristalle nicht notwendig macht, und ggf. technische Probleme bei der Herstellung.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Polykristalline_Ingots">Polykristalline Ingots</h2></div>

<p>Polykristalline Ingots (auch als <i>multikristalline Ingots</i> bezeichnet) entstehen als eckige Blöcke, wenn das Silicium-Rohmaterial (Bild links) eingeschmolzen und in die typische Quaderform gegossen wird.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Sie werden hauptsächlich in der <a href="Photovoltaik" title="Photovoltaik">Photovoltaik</a> zur Herstellung von <a href="Solarzelle" title="Solarzelle">Solarzellen</a> und in der <a href="Mikromechanik" title="Mikromechanik">Mikromechanik</a> verwendet.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Ziele">Ziele</h2></div>

<p>Durch die Vielzahl von Halbleitermaterialien, Kristallzuchtverfahren und natürlich Anwendungen gibt es auch bei den Herstellungszielen von Ingots größere Unterschiede. Allgemein lassen sich aber folgende Ziele nennen:

</p>

<ul><li>Reinigung des Ausgangsmaterials durch Abtrennung der Verunreinigungen während der Kristallisation</li>

<li>Einstellen der elektrischen Grundleitfähigkeit des Halbleitermaterials durch <a href="Dotierung" title="Dotierung">Dotierung</a> (engl.: <span lang="en">doping</span>), beispielsweise im Fall von Silicium durch den Einbau von <a href="Bor" title="Bor">Bor</a>- und/oder <a href="Phosphor" title="Phosphor">Phosphor</a>-Atomen zur Herstellung von (schwach) p- bzw. n-dotierten Substraten. Der Einbau kann bei manchen Herstellungsverfahren nicht vollständig verhindert werden und wird daher meist auf ein definiertes Maß eingestellt, das aber in der Regel auch innerhalb der Längsachse des Ingots einen leichten Gradienten aufweisen kann.</li>

<li>Rechteckiges Schneiden oder Fräsen der Rohblöcke für möglichst hohe Ausbeute an geeigneten Ingots für die Weiterverarbeitung (in geschnittenem Zustand auch als Brick (Ziegelstein) bezeichnet)</li>

<li>Materialverschiebungen und Gitterfehler minimieren</li>

<li>Vermeidung von thermisch verursachter <a href="Spannung_(Mechanik)" class="mw-redirect" title="Spannung (Mechanik)">mechanischer Spannung</a> (Spannungsbildung beim Abkühlen vermeiden)</li>

<li>Oberflächenbehandlung (Schleifen)</li></ul>

<p>Säulen und Blöcke werden anschließend in Sägemaschinen eingespannt und über mehrere Stunden mithilfe einer Aufschlämmung (<a href="Suspension_(Chemie)" title="Suspension (Chemie)">Slurry</a>) aus sehr feinen <a href="Siliciumcarbid" title="Siliciumcarbid">Siliciumcarbid</a>-Kristallen, die als <a href="Schleifmittel" title="Schleifmittel">Schleifmittel</a> dienen, in Scheiben (<a href="Wafer" title="Wafer">Wafer</a>) gesägt.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>Burkhard Altekrüger, Martin Gier: <i>Züchtung von Silizium-Einkristallen mit 300 mm Durchmesser.</i> In: <i>Vakuum in Forschung und Praxis.</i> 11, Nr. 1, <span class="-print"><a href="Internationale_Standardnummer_f%C3%BCr_fortlaufende_Sammelwerke" title="Internationale Standardnummer für fortlaufende Sammelwerke">ISSN</a> <span style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://zdb-katalog.de/list.xhtml?t=iss%3D%220947-076X%22&key=cql">0947-076X</a></span></span>, 1999, S. 31–36 (<a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/vipr.19990110110">10.1002/vipr.19990110110</a></span>).</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">Eintrag <i>Multikristalliner Ingot = Multisilizium</i> im <style data-mw-deduplicate="TemplateStyles:r261891140">

/* start https://de.wikipedia.org/ */

.mw-parser-output .webarchiv-memento a{color:inherit}

/* end https://de.wikipedia.org/ */

</style><a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20110811002312/http://www.swisswafers.ch/d/market/glossary.htm">Glossar</a> (<span class="webarchiv-memento"><a href="Webarchivierung#Begrifflichkeiten" title="Webarchivierung">Memento</a></span> vom 11. August 2011 im <i><a href="Internet_Archive" title="Internet Archive">Internet Archive</a></i>) zur Silizium-Wafer-Herstellung der Firma Swiss Wafers, abgerufen am 16. April 2010.</span>

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

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