Das Grundsubstrat – der Wafer

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  • Das Grundsubstrat – der Wafer

    Die Herausragende Bedeutung von Silizium

    In der Erdkruste ist Silizium das zweithäufigste Element, wo es ausschließlich als Oxid vorkommt. Das bedeutet, dass es entweder in Form von Siliziumoxid (SiO2) als Quarz z.B. in Sand oder als Silikat (Verbindung von Silizium mit Sauerstoff und Metallen, z.B. Feldspat, Glimmer) gebunden ist. Es liegt uns also quasi als unbegrenzter Rohstoff vor, dessen einzige Herausforderung die Gewinnung in hoher Reinheit darstellt.

    Gegenüber anderen Halbleitern wie Germanium, Galliumarsenid (GaAs) oder Indiumphospid (InP) erreicht Silizium allerdings geringere Ladungsträgerbeweglichkeiten, was sich bei Anwendungen für Hochfrequenz-Bauteile negativ auswirkt. Die genannten Materialien erhalten auf diesem Gebiet daher den Vorzug vor Silizium. Sie werden außerdem für optische Elemente wie die Leuchtdiode verwendet.
    Aufgrund der teureren Gewinnung, der oft schwierigeren Verarbeitung und der oft schwerer erreichbaren hohen Kristallqualität dieser Ausgangsstoffe, die zudem teils außerordentlich giftig sind, hat sich Silizium letztendlich für nahezu alle weiteren Anwendungen als Standardmaterial etabliert.

    Ein weiterer Vorteil bei der Verarbeitung von Silizium ist durch die einfache Möglichkeit zur Erzeugung nicht leitfähiger Schichten geboten, die unter anderem bei MOS-Transistoren benötigt wird. Dazu kann in einem Oxidationsprozess das hochisolierende Silizium-Oxid erzeugt werden.

    Im Folgenden sollen die wichtigsten Verfahren für die Gewinnung und Weiterverarbeitung von Silizium ausgeführt werden.