Método czochralski

GLEISON RIBAS GLOWACKI
ENGENHARIA ELETROTÉCNICA
MATERIAIS ELÉTRICOS

Método Czochralski – CZ

É a técnica utilizada em 90% dos casos para obter Silício com pureza na ordem de 99,99% a 99,999999%. O processo consiste em derreter o Silício Poli cristalino (pc-Si) num cadinho / reator, sob atmosfera controlada e em temperatura na ordem de 1500ºC. Nesse, adiciona-se elementos dopantes ou impurezas, com quantidades controladas e necessárias para a formação de um material com características semicondutoras, denominados de material tipo-N ou tipo-P. Os elementos normalmente utilizados como dopantes para formação do material tipo-N (características penta valente) é o Fósforo (P), ou o Arsênio (As), ou o Antimônio (Sb), etc., e os elementos dopantes para formação do material do tipo-P (características trivalentes) normalmente é o Boro (B), ou o Alumínio (Al), ou o Gálio (Ga), etc. Uma amostra do cristal que se deseja obter semente de Silício Mono cristalino - (mc-Si) é mergulhada no cadinho contendo Silício Poli cristalino (pc-Si) derretido e essa semente é levantada lentamente numa velocidade na ordem de cm/hora, e em movimentos rotatórios.
No Silício derretido, seus átomos se cristalizam em torno da semente e estende uma estrutura em formato de lingote com orientação cristalina igual a da semente, porém com diâmetro que depende dos fatores de temperatura, da velocidade de elevação e rotação da semente e da velocidade de rotação do cadinho. Já estendido e formado o lingote de Silício, este é fatiado em finos discos, formando os wafers que serão processados a fim da obtenção de dispositivos semicondutores para a indústria eletroeletrônica. Para cada centímetro de lingote fatiado, obtém-se uma média de 20 a 30 unidades de wafers (20 a 30 Wafer/cm).
O método Czochralski (CZ), apresenta uma relação onde o Silício solidificado apresenta uma concentração de material dopante inferior ao Silício em estado líquido (fundido). A concentração de material dopante (impurezas)