Techniklexikon

Siliciumdioxid

Oxid des Siliciums, das als Ausgangsprodukt för die Kristallzüchtung dient und als Schicht auf dem Wafer durch Oxydation aufwächst bzw. durch CVD abgeschieden wird. 10 nm bis 1 m dicke glasartige Schichten aus S. dienen zur Passivierung bzw. als Maske bei der Bauelementefertigung. Das durch thermische Oxydation aufgewachsene S. ist durch seine ausgezeichneten Isoliereigenschaften (Gateisolator) eine Voraussetzung für die MOS-Technik. Dieses S. wird bei größerer Dicke auch als Maske bei der Dotierung durch Diffusionsverfahren eingesetzt. Das durch CVD (z. B. Oxydation von Silan SiH4) abgeschiedene, meist mit Phosphor dotierte S. wird zur Isolation bei Mehrebenenleitbahnen angewendet. Dotiertes S. wird auch bei Diffusionsverfahren als Quelle von Dotanten eingesetzt. Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten, seine hervorragenden und relativ gut zu beherrschenden Grenzflächen- und Isoliereigenschaften waren wesentliche Voraussetzungen für die dominierende Rolle des Siliciums als Halbleiterwerkstoff. Das S. wird auch bei der Fertigung von Bauelementen auf der Basis anderer Halbleiter (z.B. Germanium, III-V-Halbleiter) genutzt. Chemie, Physikalische Chemie, SiO₂, kommt bei Normaldruck in den Modifikationen a-Quarz, a-Tridymit und a-Cristobalit vor, die alle SiO₄-Tetraeder enthalten. Siliciumdioxid ist chemisch sehr widerstandsfähig. In Form von hochreinem a-Quarz wird es als piezoelektrisches Material in Kristalloszillatoren und -filtern zur Frequenzkontrolle und -modulation eingesetzt. In der modernen Datenkommunikation wird hochreiner Quarz in Glasfasern als Übertragungsmedium verwendet.

Amorphes Siliciumdioxid findet Anwendung für die Herstellung von Laborapparaturen und Probeküvetten in der Spektroskopie und dient als Trägermaterial für die Chromatographie (Kieselgel).

Quarzglas, glasartiges amorphes Siliciumdioxid, das aus geschmolzenem Siliciumdioxid beim Abkühlen erhalten wird, besitzt einen kleinen Ausdehnungskoeffizienten und ist für UV-Strahlung durchlässig. Es wird für UV-Strahlungsquellen verwendet.