Chipherstellung

Die Herstellung von Chips besteht aus vielen Einzelschritten, die bei der Züchtung eines Siliziumzylinders, den Ingots beginnt, über die Herstellung der Wafer und die lithografische Belichtung der Integrierten Schaltungen reicht, mehrere Tests durchläuft und bei der Verkapselung der Chips in Packages endet.

Siliziumstäbe oder -zylinder: Ausgangsmaterial für die Chipherstellung ist ein gezüchteter Halbleiterzylinder aus Silizium oder einem anderen Halbleitermaterial. Diese Siliziumstäbe oder -zylinder werden Ingots genannt und können aus hochreinem monokristallinem oder polykristallinem Silizium bestehen, die mit verschiedenen chemischen Elementen wie Bor (B), Phosphor (P), Arsen (As) und Antimon (Sb) dotiert werden. Die Durchmesser der Siliziumzylinder liegen zwischen 50 mm und 450 mm, ihre Länge zwischen 50 cm und 1 m.

Wafer: Die Ingots werden lasertechnisch in extrem dünne Scheiben geschnitten. Die Dicke kann nur einige hundert Mikrometer betragen. Die Waferoberflächen werden in mehreren Reinigungs- und Polierprozessen gesäubert, von Kratzern befreit und im Reinraum mehrmals poliert. Anschließend durchlaufen sie eine Endreinigung und eine exakte Überprüfung der Waferoberfläche. Bevor die Waferoberfläche lithografisch bearbeitet werden kann, wird auf die Oberfäche ein Fotolack, das Resist, aufgetragen.

Lithografische Bearbeitung: Bei der lithografischen Bearbeitung werden die Masken für der Chipstrukturen über Linsensysteme extrem stark verkleinert und auf den Wafer projiziert. Für diese Projektion benutzt man UV-Licht, weil das kürzere Wellenlängen hat als Tageslicht und dadurch eine höhere Auflösung erreicht. Als Projektionsverfahren kommen die DUV-Lithografie und die EUV-Lithografie zum Einsatz mit denen die Chipstrukturen in den Resist eingebrannt werden. Anschließend werden die in den Fotolack eingebrannten Strukturen durch Ätzen und Erwärmen entwickelt.

Die Aufbereitung der belichteten Chips: Nachdem die Chipstrukturen belichtet sind, wird der Fotolack entfernt. Damit ist ein Wafer-Bearbeitungszyklus für eine einzige Chip-Schicht abgeschlossen. Die weiteren Chip-Schichten werden entsprechend ausgeführt und mittels Bonding verbrahtet. Sind alle erforderlichen Zyklen abgeschlossen, werden die Chipkerne mittels Dicing aus dem Wafer herausgeschnitten und getestet. Abschließend werden die Chips mittels Packaging in einem speziellen Package verkapselt.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Chipherstellung
Englisch: chip manufacturing
Veröffentlicht: 29.07.2020
Wörter: 329
Tags: Chip-Technologien
Links: As (arsenic), Auflösung, Bondierung, Bor, Chip