Halbleiterproduktion

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Industrielle Halbleiterproduktion


Inhalt

  1. Begriffsklärung "Halbleiter"
  2. Produktion der Halbleiter
  3. Herausforderungen in der Halbleiterproduktion
  4. Maschinen in der Halbleiterproduktion
  5. Übersicht der Hersteller von Maschinen zur Halbleiterproduktion
Halbleiterproduktion gebraucht 01

Begriffsklärung "Halbleiter"

Ein Halbleiter ist ein Element, welches Strom nur in eine Fließrichtung durchlässt. Aus Halbleitern werden Transistoren und Dioden gefertigt. Ein Transistor ist das zentrale Bauteil des gesamten Computerwesens. Die Leitfähigkeit eines Transistors kann mittels eines Steuerstroms geändert werden. Dadurch kann ein Transistor die Zustände "leitend" und "nicht leitend" annehmen. Dies ist die Grundlage der gesamten Digitaltechnik.
  • Halbleiter bezeichnet Element für einseitigen Stromfluss
  • Herstellung unter Reinstbedingungen
  • Hoher Grad an Komplexität in Halbleiterproduktion
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Halbleiter werden aus monokristalliner, polykristalliner und amorpher Form gefertigt. Monokristalline Halbleiter werden in der Computertechnik verwendet. Polykristalline und amorphe Halbleiter findet man beispielsweise in der Solartechnik.

Produktion der Halbleiter

Monokristalline Halbleiter werden aus speziell gezüchteten Siliziumkristallen gefertigt. Diese zirka einen Meter langen Zylinder werden "Ingots" genannt und bestehen aus einem absolut regelmäßigen Kristallgitter. Dieser Einkristall-Zylinder wird in Scheiben zerschnitten. Die Scheiben werden mit fotochemischem Lack beschichtet, belichtet und anschließend geätzt. Dadurch lassen sich komplexe, mikroskopisch kleine Strukturen auf ihnen anbringen. Mit weiteren Verfahrensschritten werden aus diesen Strukturen Transistoren. Diese Scheiben nennt man "Wafer". Die eingebrachten Transistoren werden zu regelmäßigen Einheiten zusammengefasst und anschließend aus dem Wafer herausgetrennt.
Halbleiterproduktion gebraucht 02
Mit Anschlussfüßen, den sogenannten "Pins" versehen und zum Schutz in einem Harzblock eingegossen, werden aus den Waferstücken die berühmten Computerchips. Diese können anschließend auf ein Mainboard eingebaut werden. Das Verfahren für polykristalline und amorphe Halbleiter ist ähnlich.

Herausforderungen in der Halbleiterproduktion

Halbleiter werden unter Reinstraumbedingungen hergestellt. Bereits die Herstellung der Einkristalle ist extrem störanfällig. Bis der Chip in das Kunstharz eingegossen wird, muss jeder Arbeitsschritt unter höchsten Reinheitsbedinungen vollzogen werden. Kleinste Verschmutzungen führen zu sofortigem Ausschuss. Dazu genügt mitunter ein einziges Staubkorn auf einem Mikrochip. Der gesamte Prozess der Halbleiterproduktion ist in seiner Komplexität mit keinem anderen Industriezweig zu vergleichen. In der Fertigung von Halbleitern sind ausschließlich Spezialisten und besonders trainierte Mitarbeiter einsetzbar.

Halbleiterproduktion gebraucht 03

Maschinen in der Halbleiterproduktion

Ingots werden in speziellen Schmelzöfen hergestellt. Sie werden mit mechanischen Maschinen wie Metallbandsägen zu Wafern zerschnitten. Die mikroskopischen Strukturen auf den Wafern werden mit Immersions-Lithographie Geräten eingebracht. Die Mikrochips selbst werden auf Spezialmaschinen hergestellt. Es ist rund um die Herstellung von Mikrochips eine große Bandbreite an weiteren Anlagen und Maschinen notwendig. Dies betrifft vor allem die Reinraumtechnik und die Qualitätskontrolle der Mikrochips. Aufgrund der hohen Störanfälligkeit in der Halbleiterproduktion wird auf die Sicherstellung des Herstellers besonders großen Wert gelegt. Leistungsstarke Luftfiltersysteme und aufwändige Kontrollsysteme sollen die Ausschussquote bei der Halbleiterproduktion so gering wie möglich halten.

Übersicht der Hersteller von Maschinen zur Halbleiterproduktion

Es gibt nur wenige große Unternehmen, die Computerchips herstellen. Die bekanntesten sind Intel und Samsung. Die Produktionsbedingungen der Computerchips ändern sich durch die fortschreitende Entwicklung der Leistungsfähigkeitständig. Dies ermöglicht es, zahlreichen Anbietern eine große Bandbreite an Spezialsystemen anzubieten. Bekannte Hersteller von Maschinen, die in der Halbleitertechnik Verwendung finden sind NIKON, CARL ZEISS und SAMSUNG.
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