Lingote de silício
O cultivo de um lingote de silício pode levar de uma semana a um mês inteiro, dependendo de muitos fatores, incluindo tamanho, qualidade e especificações. Mais de 75% de todas as bolachas de silício de cristal único crescem através do método Czochralski (CZ), que usa pedaços de silício policristalino virgem. Esses pedaços são derretidos e colocados em um cadinho de quartzo, juntamente com pequenas quantidades de elementos chamados dopantes, os mais comuns dos quais são boro, fósforo, arsênico e antimônio. Os dopantes adicionados dão as propriedades elétricas desejadas para o lingote cultivado e, dependendo de qual dopante é usado, o lingote se torna um lingote do tipo P ou N (boro: tipo P; fósforo, antimônio, arsênico: tipo N).
Os materiais são então aquecidos a uma temperatura acima do ponto de fusão do silício, em torno de 1420 graus Celsius. Uma vez que a combinação de silício policristalino e dopante tenha sido liquefeito, um único cristal de silício, a semente, é posicionado em cima do derretimento, mal tocando a superfície. A semente tem a mesma orientação de cristal necessária no lingote acabado. Para alcançar a uniformidade do doping, a semente e o cadinho de silício fundido são girados em direções opostas. Uma vez que as condições para o crescimento do cristal tenham sido atendidas, o cristal da semente é lentamente retirado do derretimento. O crescimento começa com uma rápida tração do cristal da semente, a fim de minimizar o número de defeitos de cristal dentro do lingote no início do processo de crescimento. A velocidade de tração é então reduzida para permitir que o diâmetro do cristal cresça para um pouco maior do que o diâmetro final desejado. Quando o diâmetro alvo é obtido, as condições de crescimento são estabilizadas para manter o diâmetro. À medida que a semente é lentamente elevada acima do derretimento, a tensão superficial entre a semente e o derretimento faz com que uma fina película de silício adira à semente e depois esfrie. Durante o resfriamento, os átomos no silício derretido se orientam para a estrutura cristalina da semente.
Uma vez que o lingote está totalmente crescido, ele é moído para um diâmetro de tamanho aproximado um pouco maior do que o diâmetro desejado da bolacha de silício acabada. O lingote recebe um entalhe ou plano para indicar sua orientação, dependendo do diâmetro da bolacha, das especificações do cliente ou dos padrões SEMI. Uma vez que tenha passado por uma série de inspeções, o lingote é cortado em bolachas.
