Silizium ist das Material, aus dem unter Anderem integrierte Schaltkreise gefertigt werden. Es ist ein so genanntes Halbmetall. Das chemische Zeichen für dieses Material ist Si, die Ordnungszahl ist die 14. Das Aussehen ist dunkelgrau bis bläulicher Farbton. Allerdings erscheint dieser Farbton im Inneren des Materials, von außen ist es silbrig glänzend. Die Wikipedia schreibt hierzu: "Silicium (auch Silizium geschrieben) ist ein chemisches Element mit dem Symbol Si und der Ordnungszahl 14. Es steht in der 4. Hauptgruppe (Tetrele) und 3. Periode des Periodensystems der Elemente. Silicium ist ein klassisches Halbmetall, weist daher sowohl Eigenschaften von Metallen als auch von Nichtmetallen auf und ist ein Elementhalbleiter. Reines, elementares Silicium besitzt eine grau-schwarze Farbe und weist einen typisch metallischen, oftmals bronzenen bis bläulichen Glanz auf.Elementares Silicium ist für den menschlichen Körper ungiftig, in gebundener silicatischer Form ist Silicium für den Menschen wichtig. Siliciummangel (...) führt auch zu Wachstumsstörungen des Knochengerüstes. Der menschliche Körper enthält etwa 20 mg/kg Körpergewicht Silicium. Der Wert nimmt im Alter jedoch ab." Ich habe nun nicht die Absicht, mich hier länglich über Silizium auszulassen, das kann jeder in der Wikipedia nachlesen. Ich will hier nur einen Kurzabriss über die Herstellung dieses Materials aufzeigen.Silizium wird in so genammten Ziehanlagen in etwa 2 Meter lange Kristalle gezogen. Dieser Ziehvorgang dauert etwa 72 Stunden. Die Schmelz- bzw. Ziehtemperatur beträgt ca. 900° C. Der Durchmesser des Kristalls beträgt je nach verwendeter Technologie bis zu 20 cm. Der ganze fertige Kristall hat dann ein Gewicht von etwa 200 - 210 kg und kostet ca. 30.000 €.  
Ich zeige nun einige Bilder, die ich mit freundlicher Genehmigung der Firma PVA hier verwende.

Dieses Bild zeigt eine moderne Ziehanlage. Die Höhe dieser Anlage beträgt etwa 6 Meter und erstreckt sich über zwei Etagen.

 

     

moderne Ziehanlage im Einsatz

Das rechte Bild zeigt einen Blick von oben in den Schmelztiegel, man sieht die Schmelze glühen. Dazu gibt es hier weitere Detailbilder.

 

 

 

homogene saubere Schmelze

Einbringen eines so genannten Impfkristalls

Beginn des Ziehvorgangs
     

 

 

  

ein Kristall entsteht in der Schmelze...

... und wächst

  
     
Über die genaue Fertigungstechnologie möchte ich mich hier aus bestimmten Gründen nicht äußern, es gibt dazu sicherlich im Internet Hinweise. Ich kann lediglich noch erwähnen, dass Silizium aus Quarzsand gewonnen wird, es besitzt also im Prinzip die gleiche Grundzutat wie Glas.
     

 

 

  

Dieser Kegel ist eine Ziehprobe, man sieht hier sehr schön, wie das Material von außen aussieht
     

     
und so sehen dann die fertigen Kristalle aus. diese werden in hauchdünne Scheiben gesägt, die so genannten Wafer ("Waffel"). diese Wafer werden in einem aufwändigen Verfahren auf Hochglanz poliert, in einem fotochemischen Verfahren wie ein Film belichtet, entwickelt und fixiert, und dann werden die einzelnen Chips herausgeschnitten und weiterverarbeitet. Auf so einem Wafer können sich dann bis zu 200 integrierte Schaltkreise befinden.
     

     

ich habe hier einmal einen Bruchwafer, man erkennt hier die Farbe des Materials, wenn man es aufschneidet.
     

die kristalline Struktur erkennt man daran, dass das Material, wenn es fällt, zerspringt wie Glas. Beim Umgang mit Silizium ist also eine Schutzbrille zu empfehlen.
     

     

und so ist der Wafer zersprungen. Silizium zerspringt wie Glas.

Die Oberfläche des Siliziums sieht aus wie massiver Metall, jedoch zerspringt es wie Glas. Das liegt an der kristallinen Struktur des Materials, die sich offenbart, wenn man sich das Material unter dem Elektronenmikroskop ansehen würde.

 

 

 

 

 

 

 

 

zurück

Impressum