Technisches Team · Kintek Solution

Die Herstellung von Halbleitern ist ein hochkomplexer und präziser Prozess, der mehrere Schritte umfasst, um integrierte Schaltungen (ICs) auf Siliziumwafern zu erzeugen. Der Prozess beginnt mit der Bildung von Schichten, z. B. Ammoniak und Zwischenschicht-Isolatoren, gefolgt von der Fotolithografie zur Erstellung von Mustern. Anschließend werden die Schichten durch Ätzen entsprechend dem Muster geformt, und durch Dotieren werden die elektrischen Eigenschaften bestimmter Bereiche verändert. In den letzten Schritten wird der Fotolack entfernt und sichergestellt, dass das Halbleiterbauelement die erforderlichen Spezifikationen erfüllt. Dieser Prozess wird mehrfach wiederholt, um die komplizierten Schichten und Strukturen zu erzeugen, die für moderne Halbleiterbauelemente benötigt werden.

Die wichtigsten Punkte werden erklärt:

1. Bildung von Schichten:

   • Der Prozess beginnt mit der Bildung einer Ammoniakschicht auf dem Zwischenschichtisolator. Diese Schicht ist entscheidend für die Schaffung einer stabilen Basis für die nachfolgenden Schritte.
   • Der Zwischenschichtisolator besteht in der Regel aus Materialien wie Siliziumdioxid (SiO₂) und dient als Barriere zwischen verschiedenen leitenden Schichten im Halbleiterbauelement.

2. Photolithographie:

   • Über der Ammoniakschicht wird eine lichtbeständige Schicht, der so genannte Photoresist, aufgebracht. Diese Schicht ist empfindlich gegenüber ultraviolettem (UV-) Licht und wird zur Erzeugung von Mustern auf dem Wafer verwendet.
   • Eine Fotomaske, die das gewünschte Schaltungsmuster enthält, wird über den Fotolack gelegt. Der Wafer wird dann mit UV-Licht bestrahlt, wodurch der Fotolack in den belichteten Bereichen aushärtet.

3. Entwicklung von Photoresistmustern:

   • Nach der Belichtung wird der Wafer entwickelt, d. h. die unbelichteten (weichen) Bereiche des Fotolacks werden abgewaschen. Zurück bleibt eine strukturierte Fotolackschicht, die dem Schaltungsentwurf entspricht.
   • Das Muster dient als Maske für den nachfolgenden Ätzprozess.

4. Radierung:

   • Das Ätzverfahren entfernt die Ammoniakschicht und den Zwischenschichtisolator in den Bereichen, die nicht durch das Fotolackmuster geschützt sind. Dies kann durch nasschemisches Ätzen oder trockenes Plasmaätzen geschehen, je nach den erforderlichen Materialien und der erforderlichen Präzision.
   • Das Ergebnis ist eine präzise Replikation des Schaltungsmusters auf dem Wafer.

5. Entfernung von Photoresist:

   • Nach Abschluss des Ätzvorgangs wird der verbleibende Fotolack durch ein Verfahren namens Fotolackstrippen entfernt. Dies geschieht in der Regel mit chemischen Lösungsmitteln oder durch Plasmaveraschung.
   • Der Wafer ist nun bereit für die nächsten Prozesse, zu denen weitere Schichten, Muster und Ätzungen gehören können.

6. Doping:

   • Die Dotierung ist ein entscheidender Schritt, bei dem bestimmte Bereiche des Halbleiters mit Verunreinigungen (Dotierstoffen) behandelt werden, um ihre elektrischen Eigenschaften zu verändern. Dies geschieht, um n-leitende (elektronenreiche) oder p-leitende (lochreiche) Bereiche innerhalb des Halbleiters zu schaffen.
   • Die Dotierung kann durch Techniken wie Ionenimplantation oder Diffusion erfolgen, bei denen Dotieratome in das Halbleitermaterial eingebracht werden.

7. Wiederholung des Prozesses:

   • Der gesamte Prozess wird mehrfach wiederholt, um die komplexen Schichten und Strukturen aufzubauen, die für moderne Halbleitergeräte erforderlich sind. Bei jeder Iteration wird eine neue Schaltungsschicht hinzugefügt, wobei eine präzise Ausrichtung (Lithografie-Ausrichtung) dafür sorgt, dass jede Schicht im Verhältnis zu den anderen korrekt positioniert ist.

8. Abschließende Inspektion und Prüfung:

   • Nachdem alle Schichten und Strukturen gebildet wurden, wird der Wafer strengen Kontrollen und Tests unterzogen, um sicherzustellen, dass die Halbleiterbauelemente die erforderlichen Spezifikationen erfüllen.
   • Defekte Geräte werden identifiziert und entweder repariert oder entsorgt, während funktionsfähige Geräte für die Verpackung und den Einbau in elektronische Produkte vorbereitet werden.

Dieser Schritt-für-Schritt-Prozess, der hier vereinfacht dargestellt wird, erfordert fortschrittliche Technologien und eine akribische Liebe zum Detail, um die Hochleistungshalbleiter herzustellen, die die heutigen elektronischen Geräte antreiben.

Zusammenfassende Tabelle:

Schritt	Beschreibung
Bildung von Schichten	Ammoniak und isolierende Zwischenschichten werden gebildet, um eine stabile Basis zu schaffen.
Fotolithografie	Eine Fotolackschicht wird aufgetragen und mit UV-Licht belichtet, um Schaltkreismuster zu erzeugen.
Entwicklung von Photoresist	Nicht belichteter Fotolack wird abgewaschen und hinterlässt eine strukturierte Maske zum Ätzen.
Ätzen	Die Schichten werden geätzt, um das Schaltungsmuster auf dem Wafer nachzubilden.
Entfernung von Photoresist	Der restliche Fotolack wird entfernt und der Wafer für die weitere Bearbeitung vorbereitet.
Doping	Verunreinigungen werden eingebracht, um die elektrischen Eigenschaften in bestimmten Bereichen zu verändern.
Wiederholung des Prozesses	Die einzelnen Schritte werden wiederholt, um komplexe Schichten und Strukturen aufzubauen.
Abschließende Inspektion	Die Wafer werden vor dem Verpacken getestet, um sicherzustellen, dass die Geräte den Spezifikationen entsprechen.

Erfahren Sie mehr über die Halbleiterherstellung und ihre Auswirkungen auf die moderne Technologie kontaktieren Sie unsere Experten noch heute !