פרוסת סיליקון

שימושן העיקרי של פרוסות הסיליקון הוא כבסיס לייצור שבבים והתקני מוליך למחצה בתעשיית המיקרו-אלקטרוניקה. פרוסת הסיליקון נחתכת מתוך חד-גביש גלילי מוארך (המכונה ingot) של צורן המגודל באופן מלאכותי. בדרך כלל מוסיפים להתך הסיליקון לפני הגידול ריכוזים נמוכים מאוד של מאלחים (מסממים) כגון בורון, ארסן וזרחן, על מנת להקנות לסיליקון תכונות חשמליות לפי הצורך. פרוסות סיליקון ללא מאלחים, המכונות סיליקון אינטרינזי, הן בעלות התנגדות חשמלית גבוהה והן נדירות יותר ויקרות יותר.

הפרוסה לרוב עגולה, בקוטר בין 25–300 מ"מ (הדור הבא מתוכנן להיות בגודל 450 מ"מ), המלוטשת מצידה האחד באיכות גבוהה, ומצידה האחר מלוטשת באופן גס. הצד המבריק (מלוטש) של הפרוסה משמש ליצירת ההתקנים המוליכים למחצה. הצד הגס של הפרוסה משמש לדפינת (חיבור) הפרוסה במכונות הייצור.

 

על מנת שיהיה ניתן ליצור על פרוסת הסיליקון התקנים אלקטרוניים איכותיים, חייבת הפרוסה לעמוד בדרישות איכות גבוהות במיוחד. לדוגמה: ריכוז האטומים הזרים (שאינם אטומי סיליקון) חייב להיות נמוך במיוחד. במיוחד אמור הדבר לאטומים זרים כגון: סידן, אשלגן, נחושת וזהב אשר להם פוטנציאל להשפיע על התכונות החשמליות של הסיליקון גם בריכוזים מזעריים.

 

פרוסות סיליקון מיוצרות בתהליך גידול גבישים, שאחריו חותכים את חומר הגלם במסור חוט, ומלטשים את הפרוסות. הכוון הקריסטלוגרפי של הגביש, אינדקס מילר, חשוב לצורך התכונות האלקטרוניות שלו, והוא נקבע על פי כוון הגביש ההתחלתי, הנקרא גרעין התגבשות.

תהליכים לגידול גבישים

בתהליך צ'וחרלסקי (אנ') (Czochralski method) מכניסים מוט סיליקון קטן המשמש כגרעין התגבשות לצינור קוורץ שבו סיליקון מומס ונקי, ויוצרים תוך משיכה וסיבוב של המוט יחד עם הפרשי הטמפרטורות, גביש יחיד גדול. הגביש בשיטה זו גדל מן המרכז החוצה.

בתהליך ברידג'מן-סטוקברגר (אנ') (Bridgman–Stockbarger) הגביש גדל בצינור עם סיליקון מומס, שצדו האחד קר יותר ובו פרוסת סיליקון המשמשת כגרעין התגבשות, והגביש בתהליך גדל לאורך הצינור בהתחילו מהצד הזה.