Chipherstellung

Beschreibung / Inhalt
Das vorliegende Dokument beschreibt den Prozess der Chipherstellung, genauer gesagt die Herstellung von ICs oder integrierten Schaltkreisen. Der Prozess beginnt mit dem Logik-Entwurf, bei dem ein Plan erstellt wird, der alle logischen Funktionsblöcke enthält. Dieser wird dann am Computer simuliert, um die Kontrolle der Logik des Systems und die Funktionsweise aller Halbleiterbausteine zu testen. Danach wird der Logikplan in einen Schaltplan umgewandelt, der die tatsächliche Größe der Funktionseinheiten zeigt. Die einzelnen Bausteine werden so platziert, dass die Schaltung funktioniert, wenig Platz benötigt wird und die Mindestabstände zwischen den einzelnen Bauelementen eingehalten werden. Der Schaltungsentwurf wird dann in Masken umgewandelt, die als Vorlage für das Aufbringen der P- und N-Struktur dienen.

Die P- und N-Struktur wird mit Hilfe der Planartechnik aufgetragen. Dabei durchläuft eine runde Siliziumscheibe verschiedene Schritte wie die Oxidation, bei der sich an der Oberfläche der Siliziumscheibe eine dünne Schicht Siliziumoxid bildet, die als Isolator dient und das Eindringen von Fremdatomen verhindern soll. Danach wird eine Mikrometer dicke, UV-empfindliche Lackschicht aufgetragen, die durch die Maske mit UV-Licht beleuchtet wird, um die Konstruktionszeichnung auf die Si-Scheibe zu übertragen. Beim Entwickeln des Fotolacks wird die Oxidschicht an den von der Maske ungeschützten Stellen freigelegt und das Oxid wird an den Fotolackfreien Stellen mittels Plasmaätzung weggeätzt. An den Oxidfreien Stellen diffundieren Dotieratome (z.B.:Bor) und erzeugen P-leitende Zonen. Der Rest (Oxidgeschützt) bleibt N-leitend.

Auf die Si-Scheibe wird ganzflächig mit Aluminium aufgedampft und dort wo keine Verbindungswege und Kontaktstellen entstehen sollen wird das Aluminium weggeätzt. Danach wird die Scheibe in einzelne Chips zerlegt, die später in ein Keramik oder Kunststoffgehäuse eingebaut werden. Außenanschlüsse werden mit einem Golddraht (25 um) angelegt.

Der Prozess für die Chipherstellung ist sehr technisch und komplex, erfordert aber eine sorgfältige Planung und Ausführung, um ein fehlerfreies Produkt zu erhalten. Die beschriebene Planartechnik ist nur ein Aspekt des gesamten Herstellungsprozesses, der im ADIM auf Seite 57 detaillierter und mit Zeichnungen beschrieben wird.
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Auszug aus Referat
Informatikreferat Stefan Hageneder, 8I Chipherstellung IC integrated Circus ( integrierter Schaltkreis, Chip) Logik-Entwurf Am Computer wird ein Logikplan erstellt, der alle logischen Funktionsblöcke enthält (Dioden, Transistoren). Danach werden 2 Testläufe am Comuter simuliert: Kontrolle der Logik des Systems Austesten der Funktionsweise aller Halbleiterbausteine Der Logikplan wird nun in einen Schaltplan (Layout) umgewandelt, der bereits die tatsächliche Größe der Funktionseinheiten zeigt. Die einzelnen Bausteine müssen so angeordnet werden, daß die Schaltung funktioniert die Schaltung möglichst wenig Platz braucht die Mindestabstände zwischen den einzelnen Bauelementen eingehalten wird Nach einer weiteren Testserie hat man als Ergebnis einen kompletten Schaltungsentwurf. Der Schaltungsentwurf wird nun in Masken umgewandelt, die als Vorlage für das Aufbringen der P- und N-Struktur dient. Die P- und N- Struktur wird mit Hilfe der Planartechnik aufgetragen. Planartechnik Eine runde mit ca. 15 cm Durchmesser wird folgenden Schritten unterzogen: 1.Oxidation In einer 02-Atmosphäre bei etwa 1200 C bildet sich an der Oberfläche der Siliziumscheibe eine dünne Schicht Siliziumoxid, daß als Isolator dient und das Eindringen von Fremdatomen verhindern soll. 2.Fotolackbeschichtung Auf die Siliziumscheibe wird eine Mikrometer dicke, UV-empfindliche Lackschicht aufgetragen 3.Belichtung durch Maske Die Si-Scheibe wird durch die Maske mit UV-Licht beleuchtet, wodurch die ...
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