1982 · Czochralski Silicon Ingot · Werk 872 von 1.871
A materials store of a chip factory in Santa Clara, on a stainless steel worktable an open box of plain white foam, in it a silicon crystal lying lengthwise, a cylinder sixty centimetres long and ten and a half centimetres across, almost black grey with a mirror sheen, finely ringed, at the left end a short conical shoulder tapering into a thin seed rod with a small bulge, the right end sawn flat, beside it a pale plastic cassette of mirror-bright wafers ten centimetres across, two hands in white gloves lifting the front wafer, grey metal shelving with white foam boxes behind, fluorescent light from above.
Wofür es benutzt wurde
Beim Czochralski-Verfahren wird ein Impfkristall in die Siliziumschmelze getaucht und langsam herausgezogen; an ihm erstarrt der Einkristall, aus dem später die Wafer geschnitten werden. Die Hintergrundbeschreibung einer US-Patentschrift zum Halsziehen fasst die übliche Folge zusammen: zuerst ein dünner Hals von 2 bis 4 Millimetern Durchmesser, mit bis zu 6 Millimetern je Minute gezogen und bis zu 100 Millimeter lang, erst danach Konus und zylindrischer Körper. Beim Eintauchen entstehen durch den Thermoschock Versetzungen, die sich sonst durch den ganzen Kristall fortpflanzen.
Was daran neu war
Das Halsziehen geht auf William Dash zurück, "Growth of Silicon Crystals Free From Dislocations", Journal of Applied Physics, Band 30, Heft 4, 1959, Seiten 459 bis 474. Dass es in der Industrie als nicht zuverlässig gilt, Versetzungen aus Hälsen von mehr als 10 Millimetern zu entfernen, nennt dieselbe Patentschrift als allgemein anerkannt. Der Widerhaken steckt in der Statik: Der gesamte Kristall hängt an diesem Faden. Darum werden Kristalle von 200 Millimetern Durchmesser mit Dash-Hals üblicherweise auf höchstens 100 Kilogramm begrenzt - reißt der Hals, fällt der Körper in den Tiegel, geschmolzenes Silizium spritzt, Tiegel, Suszeptor und Heizer können zerstört werden, und die Schmelze ist verloren.
Was die Quellen offenlassen: Die Zahlen stammen aus dem Hintergrundteil einer Patentschrift der 1990er Jahre und beschreiben den damaligen Stand mit 200-Millimeter-Kristallen, nicht den von 1982. Eine Quelle mit Kristallgewichten und Halsmaßen aus dem Jahr 1982 wurde nicht gefunden, die Dash-Veröffentlichung von 1959 ist hier nur über die Zitation in der Patentschrift belegt, nicht im Original geöffnet.