Lingote de silicio
El cultivo de un lingote de silicio puede tomar desde una semana hasta un mes entero, dependiendo de muchos factores, incluidos el tamaño, la calidad y las especificaciones. Más del 75% de todas las obleas de silicio monocristalino crecen a través del método Czochralski (CZ) que utiliza trozos de silicio policristalino virgen. Estos trozos se funden y se colocan en un crisol de cuarzo junto con pequeñas cantidades de elementos llamados dopantes, los más comunes de los cuales son boro, fósforo, arsénico y antimonio. Los dopantes añadidos dan las propiedades eléctricas deseadas para el lingote cultivado y, dependiendo del dopante que se utilice, el lingote se convierte en un lingote de tipo P o N (boro: tipo P; fósforo, antimonio, arsénico: tipo N).
Luego, los materiales se calientan a una temperatura superior al punto de fusión del silicio, alrededor de 1420 grados centígrados. Una vez que la combinación de silicio policristalino y dopante se ha licuado, un solo cristal de silicio, la semilla, se coloca en la parte superior de la masa fundida, apenas tocando la superficie. La semilla tiene la misma orientación cristalina requerida en el lingote terminado. Para lograr la uniformidad del dopaje, la semilla y el crisol de silicio fundido se giran en direcciones opuestas. Una vez que se han cumplido las condiciones para el crecimiento del cristal, el cristal semilla se levanta lentamente de la masa fundida. El crecimiento comienza con una extracción rápida del cristal semilla para minimizar el número de defectos del cristal dentro del lingote al comienzo del proceso de crecimiento. La velocidad de tracción se reduce para permitir que el diámetro del cristal crezca a un poco más grande que el diámetro final deseado. Cuando se obtiene el diámetro objetivo, las condiciones de crecimiento se estabilizan para mantener el diámetro. A medida que la semilla se eleva lentamente por encima de la masa fundida, la tensión superficial entre la semilla y la masa fundida hace que una película delgada de silicio se adhiera a la semilla y luego se enfríe. Durante el enfriamiento, los átomos en el silicio fundido se orientan a la estructura cristalina de la semilla.
Una vez que el lingote está completamente desarrollado, se muele a un diámetro de tamaño aproximado un poco más grande que el diámetro deseado de la oblea de silicio terminada. A continuación, se le da al lingote una muesca o plano para indicar su orientación, dependiendo del diámetro de la oblea, las especificaciones del cliente o los estándares SEMI. Una vez que ha pasado una serie de inspecciones, el lingote se corta en obleas.
