Herstellung

Die Herstellung eines Chips umfasst mehrere hundert Arbeitsschritte und dauert mehrere Monate. Das folgende Video von Infineon zeigt den Ablauf im Überblick:

Die Schritte im Überblick

1. Reinstsilizium gewinnen. Quarzsand wird gereinigt und geschmolzen. Aus der Schmelze wird ein grosser Einkristall gezogen, der danach in hauchdünne Scheiben gesägt wird – die Wafer.

2. Oxidieren. Der Wafer wird erhitzt, sodass an der Oberfläche eine dünne Isolierschicht aus Siliziumdioxid entsteht.

3. Belichten (Lithografie). Eine lichtempfindliche Lackschicht wird auf den Wafer aufgetragen und durch eine Maske mit ultraviolettem Licht belichtet – ähnlich wie bei einem fotografischen Negativ. Die belichteten Stellen werden danach weggespült. Bei modernsten Chips kommt dabei extremes UV-Licht (EUV) zum Einsatz.

4. Ätzen. Die ungeschützten Stellen der Isolierschicht werden weggeätzt, sodass das Muster der Maske zurückbleibt.

5. Dotieren. An den freigelegten Stellen werden Fremdatome in das Silizium eingeschossen (Ionenimplantation). So entstehen die Transistoren.

6. Schichten aufbauen. Die Schritte 2–5 werden Dutzende Male wiederholt. In den obersten Schichten verbinden feine Leiterbahnen aus Metall die Transistoren miteinander – moderne Chips besitzen über ein Dutzend solcher Verdrahtungsebenen.

7. Testen und verpacken. Jeder einzelne Chip auf dem Wafer wird getestet. Danach wird der Wafer zersägt, und die funktionierenden Chips werden in ein Gehäuse eingebaut.

Reinraum

Die Strukturen eines modernen Chips sind nur wenige Nanometer gross – ein Staubkorn ist mehrere tausendmal grösser und würde einen ganzen Chip zerstören. Deshalb werden Chips in Reinräumen gefertigt, in denen die Luft laufend gefiltert wird und die Mitarbeitenden komplette Schutzkleidung tragen.