Was macht ein Hersteller von integrierten Schaltkreisen?
Ein Hersteller von integrierten Schaltkreisen stellt elektronische Halbleiterschaltungen her, bei denen es sich um kleine elektronische Festkörperbauteile handelt, die in Mobiltelefonen, Fernsehgeräten und vielen anderen elektronischen Geräten verwendet werden. Festkörpervorrichtungen haben keine beweglichen Teile und bestehen aus Silizium-basierten Chips, die Rechen- und elektrische Verarbeitungsmöglichkeiten bieten. Halbleiter ersetzten Mitte des 20. Jahrhunderts Vakuumröhren und frühe mechanische Computerschalter, sodass Geräte sehr klein werden konnten und dennoch eine große Menge an Rechenleistung enthielten.
Die Herstellung von integrierten Schaltkreisen erfordert mehrere Schritte und sorgfältig kontrollierte Herstellungsbedingungen, um eine Kontamination zu verhindern. Der Hersteller von integrierten Schaltkreisen baut Reinräume, in denen sehr viel Luft gefiltert wird, um Staub und andere Verunreinigungen zu entfernen, die einen Schaltkreis zerstören können. Die Mitarbeiter tragen Abdeckungen, die verhindern, dass Staub, Haut oder Haare in den Prozessbereich gelangen, und entfernen und ersetzen diese Abdeckungen, wenn sie den Produktionsbereich verlassen und wieder betreten müssen.
Der erste Schritt bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen ist die Herstellung von Siliziumwafern, die als Basis der Schaltung dienen. Ein Hersteller von integrierten Schaltkreisen oder ein externer Auftragnehmer reinigt Silizium von natürlichem Sand und entfernt alle Verunreinigungen, um einen zylinderförmigen Kristall aus reinem Silizium zu erzeugen. Der Zylinder wird dann in dünne Scheiben geschnitten, die einen Durchmesser von mehreren Zoll oder Zentimetern haben können. Diese Wafer werden chemisch gereinigt, und dann wird eine Seite zu einem spiegelartigen Finish poliert, das die Basis der integrierten Schaltung bildet.
Polierte Wafer werden dann in einem Prozess, der eine sehr dünne Schicht aus Siliziumdioxid erzeugt, reinem Sauerstoff ausgesetzt. Sauerstoff reagiert mit dem reinen Silizium auf dem Wafer, das eine geringe Menge des Siliziums auf der Waferoberfläche verbraucht. Das entstehende Siliciumdioxid ist molekular an das darunter liegende reine Silicium gebunden und wird später nur durch chemische Bearbeitung entfernt.
Die nächsten Schritte, die von einem Hersteller integrierter Schaltungen ausgeführt werden, sind ein wiederholter Vorgang des Maskierens, Belichtens, Ätzens und Reinigens. Eine integrierte Schaltung ist eine elektronische Schaltung, die aus dünnen Schichten elektrisch leitenden Materials besteht, die durch Schichten von Nichtleitern getrennt sind. Das Maskieren platziert eine Schablone oder ein Design der ersten Schaltungsschicht auf dem Siliziumwafer.
Zunächst wird ein als Fotolack bezeichnetes Material mit der Maske darüber auf die Waferoberfläche gelegt. Der Fotolack wird Licht ausgesetzt, das eine chemische Aushärtungsreaktion von freiliegendem Material hervorruft. Wenn die Maske entfernt wird, kann der nicht ausgehärtete Fotolack in einem als Ätzen bezeichneten Prozess entfernt werden.
Ein Hersteller von integrierten Schaltkreisen wiederholt diese Schritte und fügt dem Wafer Leiter- oder Nichtleiter-Schichten hinzu, um elektronische Schaltkreise aufzubauen. Viele kleine integrierte Schaltkreise werden gleichzeitig auf einem Wafer hergestellt und nach Fertigstellung der Schaltkreise in späteren Schritten auseinandergeschnitten. Die letzten Schritte sind das Hinzufügen elektrischer Verbindungen zu den einzelnen Schaltkreisen, damit diese auf Leiterplatten platziert werden können, die in Computern und anderen elektronischen Geräten verwendet werden.