Micro e nanotecnologia/Microtecnologia/Crescita dei cristalli: differenze tra le versioni
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In questo modo arriviamo fino a una purezza del 99,9% del silicio.
Tre metodi vengono usati per la crescita del silicio monocristallino:
processo Czochralski , float-zone e tecnica di Bridgman.
==Processo Czochralski==
[[Image:Czochralski Process.svg|thumb|left|350px|Processo Czochralski]]
La tecnica Czochralski (CZ) è la più usata. Il processo prende il nome da uno scienziato polaccco (Jan Czochralski) che ha scoperto il metodo mentre studiava la velocità di cristallizazione dei metalli.
Nella tecnica Czochralsky (CZ) la fase liquida, contenuta in un crogiolo di grafite riscaldato per induzione RF ad una temperatura di qualche grado superiore alla temperatura di fusione del silicio, è costituita da silicio preventivamente raffinato e drogato con l'aggiunta di elementi donatori od accettori. Quindi le impurità sono aggiunte alla fusione in quantità controllata, ottenendo un cristallo con determinate proprietà.
Il processo comincia quanto la camera è portata ad una temperatura di circa <math>1500^o\ C</math> per fondere il silico. Solo quando tutto il silicio è completamente fuso, un piccolo seme (della oientazione cristallografica voluta (in genere <111> oppure <100>) montato alla fine di una asta ruotante è lentamente immerso fino a che viene appena bagnato dal silicio fuso.
La asta ruota in senso antiorario, mentre il crogiolo ruota in senso orario. La rotazione contemporanea favorisce la crescita laterale. Quando si è raggiunta la dimensione voluta, il cristallo viene tirato verso l'alto con velocità dell'ordine di qualche µm/sec, dando così inizio all'accrescimento della barra monocristallina.
[[File:lingotto.jpg|left|thumb|300px|Un cristallo di silicio]].
L' interfaccia solido-liquido piano piano si raffredda e quindi il silicio cristallizza in modo veloce. Il prodotto finale, detto lingotto, ha la forma di un cilindro che finisce a punta. Questo processo viene normalmente eseguito in una atmosfera inerte, in genere Argon, ed in una camera di materiale non reattivo come la grafite. Attualmente le dimensioni standard dei lingotti vanno da 20 a 30 cm di diametro, con lunghezze fino a 2 metri. Un tipico lingotto pesa centinaia di Chili.
I wafer più sono grandi più permettono la riduzione del costo dei chip finali, per questa ragione nel tempo le dimensioni dei wafer sono aumentate via via. Per 2012 ci si aspetta che i wafer saranno do 45 cm.
Il lingotto viene poi tagliato con una sega con lame diamantate. Ogni fetta ottenuta sarà lappata con polvere di alluminio (Al2O3), trattata con attacco chimico per rimuovere i danni e poi di nuovo lappata con particelle sferiche di SiO2 in NaOH.
La fetta di silicio avrà un diametro di 200 mm-300 mm ed uno spessore di 0.25-1 μm.
Nella figura si vede il lingotto che poi verrà successivamente tagliato e lucidato.
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