Ingot

Ingot

Der Ausdruck Ingot (engl. für Barren) wird im Deutschen nur in einer Spezialbedeutung verwendet: Man versteht darunter einen Block aus einem Halbleitermaterial wie Silicium. Ingots können monokristallin oder polykristallin aufgebaut sein.

Herstellung und Verarbeitung

Silicium-Rohmaterial kann zu Ingots geschmolzen werden

Monokristalline Ingots erhält man durch Ziehen aus der Schmelze an einem einzigen Impf-Kristall als Keim. Durch langsames Heben unter Rotation erzielt man im Czochralski-Verfahren diese charakteristisch geformten runden Säulen von 210 oder 300 mm Durchmesser und 2 m Höhe (Bild rechts).

Polykristalline Ingots (auch als multikristalline Ingots bezeichnet) entstehen als eckige Blöcke, wenn das Silicium-Rohmaterial (Bild links) eingeschmolzen und in die typische Quaderform gegossen wird.[1] Sie werden hauptsächlich in der Photovoltaik zur Herstellung von Solarzellen und in der Mikromechanik verwendet.

Ziele bei der Herstellung von hochwertigen Ingots sind:

* Reinigung des Ausgangsmaterials durch Abtrennung der Verunreinigungen während der Kristallisation
* Schaffung und Steigerung der elektrischen Leitfähigkeit des hochreinen Siliciums durch Bor- und/oder Phosphor-Dotierung (engl.: doping)
* Rechteckiges Schneiden oder Fräsen der Rohblöcke für möglichst hohe Ausbeute an geeigneten Ingots für die Weiterverarbeitung (in geschnittenem Zustand auch als Brick (Ziegelstein) bezeichnet)
* Materialverschiebungen und Gitterfehler minimieren
* Vermeidung von thermisch verursachter mechanischer Spannung (Spannungsbildung beim Abkühlen vermeiden)
* Oberflächenbehandlung (Schleifen)
* Unterscheidung nach Größe, spezifischem elektrischen Widerstand/Leitfähigkeit und Lebensdauer

Säulen und Blöcke werden anschließend in Sägemaschinen eingespannt und über mehrere Stunden mithilfe einer Aufschlämmung (Slurry) aus sehr feinen Siliciumcarbid-Kristallen, die als Schleifmittel dienen, in Scheiben (Wafer) gesägt.