Wafer

Ein Wafer ist eine flache ca. 1 mm dünne runde Scheibe aus einem Halbleitermaterial, die die Basis für integrierte Schaltungen (IC) bildet. Der Wafer ist das Ausgangsprodukt für die Chipherstellung. Er wird mit Diamantsägen aus monokristallinen oder polykristallinen Siliziumzylindern, den sogenannten Ingots, gesägt, die als höchstreine Siliziumkristalle gezüchtet werden.

Wafer können aus Silizium, Germanium, Galliumarsenid oder einem anderen Halbleitermaterial bestehen. Die Halbleitermaterialien der Wafer werden von den Wafer-Produzenten mit den gewünschten Dotierungen geliefert.

Auf den Wafern werden mit lithografischen Verfahren wie der DUV-Lithografie oder der EUV-Lithografie oder mittels Laserbelichtung die Strukturen von vielen integrierten Schaltungen nebeneinander belichtet. Die Anzahl der Chips, die auf einen Wafer projiziert werden, hängt von der Chipgröße und dem Wafer-Durchmesser ab. Es geht dabei um eine Optimierung der Produktionstechnik und um die Reduzierung der Herstellungskosten, weil man so viele integrierte Schaltuingen wie möglich in einem Produktionsgang herstellen möchte. Aus diesem Grund wurde der Wafer-Durchmesser über die Jahre ständig größer. Gleichzeitig mussten die lasertechnischen und fotochemischen Bearbeitungsschritte der Entwicklung und der Integrationsdichte angepasst werden. Daher hatten die ersten Wafer einen Durchmesser von nur 1", was ca. 2,54 cm entspricht, die später durch Wafer mit 4", 5", 6", 8" und 12" Durchmesser, entsprechend 300 mm, abgelöst wurden, die als Pizza-Wafer bezeichnet wurden. Die kommende Wafer-Generation hat einen Durchmesser von 450 mm. Die nutzbare Fläche wird damit um Faktor 2,25 größer als bei der 300 mm-Technik. Der Durchmesser hängt allerdings von dem verwendeten Halbleitermaterial ab. Um möglichst wenig Materialverlust zu haben, liegt die Dicke von Wafern bei ca. 0,5 mm.

Wafer im Test, 
   Foto: Intel

Wafer im Test, Foto: Intel

Auf einem solchen Wafer werden viele identische integrierte Schaltungen durch diverse Belichtungs-, Diffusions-, Dotierungs-, Beschichtungs- und Ätzverfahren aufgebracht. Um Folgekosten im Produktionsprozess zu sparen, werden die vorgefertigten Chips direkt auf dem Wafer getestet. Defekte Chips werden markiert und nicht weiter verarbeitet. Die einwandfreien Chips werden nach dem Aussägen weiter verarbeitet; sie werden bondiert, konfektioniert und einzeln im Gehäuse vergossen. Vor der Konfektionierung nennt man sie Die, im Plural Dice.

Vergleich zwischen einem 450 mm- und einem 300 mm-Wafer

Vergleich zwischen einem 450 mm- und einem 300 mm-Wafer

Für die Anzahl an Wafern, die in der Waferproduktion monatlich hergestellt werden, gibt es die Bezeichnungen Megafab und Gigafab. Handelt es sich um Megafab, dann werden ca. 50.000 Wafer pro Monat hergestellt, bei Gigafab sind es etwa 80.000 bis 100.000 Wafer pro Monat.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Wafer
Englisch: wafer
Veröffentlicht: 26.02.2020
Wörter: 385
Tags: Chip-Technologien
Links: Bondierung, Chip, Chipherstellung, Dice, Dotierung