Was ist Zonenveredelung?
Die Zonenveredelung ist eine Technik, mit der Unternehmen hochreine Kristalle für Bauelemente wie Transistoren herstellen können. Bei diesem Verfahren werden Verunreinigungen in einem Block oder einer Metallmasse durch eine Reihe von Schmelz- und Abkühlphasen zu dem einen oder anderen Ende gezwungen. Dies hinterlässt ein Stück größtenteils reines Material, das für die Verwendung in Impfkristallen und anderen Komponenten verfügbar ist. Die Erfindung dieser Technik stammt aus dem 20. Jahrhundert und ist eine von mehreren Methoden, die von Halbleiterherstellern und ähnlichen Unternehmen erfunden wurden, um den Bedarf an sehr reinen Materialien zu decken.
Bei der Zonenveredelung nimmt ein Techniker einen Block Material und führt es sehr langsam durch ein Rohr mit Heizelementen. Die Heizelemente erwärmen ganze Querschnitte bis zum Schmelzpunkt und bilden so eine Zone in der Mitte des festen Barrens, der sich in flüssigem Zustand befindet. An der Grenze zwischen fest und flüssig fallen auf atomarer Ebene Verunreinigungen aus. Sie sind möglicherweise nicht sichtbar, aber ihr Vorhandensein kann bei Produkten, die unter Verwendung dieses Barrens hergestellt werden, ernsthafte Probleme verursachen, was die Raffination zu einem entscheidenden Bestandteil der Zubereitung macht.
Einige Verunreinigungen neigen dazu, den Schmelzpunkt zu senken, während andere ihn erhöhen. Die Verunreinigungen sammeln sich alle um ein Ende des Barrens. Durch mehrere Durchgänge kann der Techniker die Verunreinigungen herausdrücken, wobei ein größtenteils sauberer Barren mit einer gewissen Verunreinigung am anderen Ende verbleibt. Dieses Ende kann entfernt werden, um einen raffinierten und sehr reinen Barren herzustellen. Es sollte eine sehr stabile Kristallstruktur aufweisen, da keine Verunreinigungen das Verbindungsgitter zwischen einzelnen Atomen stören.
Diese Technik erfordert eine spezielle Ausrüstung und ein hohes Maß an Kontrolle. Der Techniker benötigt die richtige Temperatur für eine bestimmte Komponente, um Probleme mit der Zonenveredelung zu vermeiden. Es ist auch notwendig, die Geschwindigkeit während der Zonenverfeinerung sorgfältig zu steuern, da sich der Block wiederholt durch die Anlage bewegt. Die Reinheit in einem größeren Arbeitsumfeld ist ebenfalls von entscheidender Bedeutung, da Techniker keine neuen Materialien in ihre gereinigten Blöcke einbringen möchten, indem sie diese in kontaminierten Räumen handhaben.
Nach Abschluss der Zonenveredelung kann der Techniker den gereinigten Barren sorgfältig handhaben und verpacken, um ihn in einer anderen Einrichtung zu verwenden oder in einen anderen Bereich zu transportieren. Während des gesamten Prozesses sind sehr sorgfältige Kontrollen erforderlich, einschließlich wiederholter Kontrollen der Reinheit und Qualität des Materials. Dies verringert die Abfallmenge bei der Herstellung von Halbleitern und ähnlichen Bauteilen und begrenzt die Wahrscheinlichkeit, dass eine Verunreinigung stromabwärts wandert und eine Kaskade von Problemen verursacht.