Herstellung von Halbleitern – So funktioniert es
Zuletzt aktualisiert am 1. Februar 2023 von Lars Weidmann
Die Herstellung von Halbleitern ist ein komplexer Prozess, der ein gründliches Verständnis der verschiedenen Komponenten und der damit verbundenen Schritte erfordert. Vom anfänglichen Entwurf des Transistors bis zur Prüfung des fertigen Produkts ist der Prozess der Halbleiterherstellung ein komplizierter Vorgang, der eine sorgfältige Beachtung der Details erfordert. In diesem Leitfaden werden die verschiedenen Phasen der Halbleiterherstellung erläutert, einschließlich der verwendeten Materialien, der angewandten Verfahren und der abschließenden Prüfung und Bewertung der Bauteile. Außerdem wird auf die Bedeutung hochwertiger Fertigungsverfahren eingegangen und erläutert, worauf bei der Bewertung der Qualität eines Halbleiters zu achten ist. Schließlich gibt dieser Leitfaden einen Überblick über die aktuellen Trends und zukünftigen Möglichkeiten in der Halbleiterfertigung. Mit dem richtigen Wissen können Einzelpersonen und Unternehmen die Herstellung von Halbleitern besser verstehen und sicherstellen, dass alle von ihnen entwickelten Produkte von höchster Qualität sind.
Einleitung
In der heutigen Zeit ist die Halbleiterherstellung für das tägliche Funktionieren von Menschen und Unternehmen auf der ganzen Welt unerlässlich. Von Smartphones über Computer bis hin zu Automobilen werden Halbleiter in einer Vielzahl von Produkten verwendet. Daher ist es für Einzelpersonen und Unternehmen wichtig, den komplexen Prozess der Halbleiterherstellung zu verstehen, wenn sie diese Hardwarekomponenten entwickeln wollen. Dieser Leitfaden gibt einen Überblick über die verschiedenen Phasen der Halbleiterherstellung, einschließlich der verschiedenen verwendeten Materialien, der angewandten Verfahren und der abschließenden Prüfung und Bewertung der Bauteile. Er erörtert auch die Bedeutung hochwertiger Herstellungsprozesse und worauf bei der Bewertung der Qualität eines Halbleiters zu achten ist. Schließlich bietet dieser Leitfaden einen Überblick über aktuelle Trends und zukünftige Möglichkeiten in der Halbleiterfertigung. Mit dem richtigen Wissen können Einzelpersonen und Unternehmen die Halbleiterfertigung besser verstehen und sicherstellen, dass alle von ihnen entwickelten Produkte von höchster Qualität sind.
Materialien für die Halbleiterfertigung
Die Materialien, die zur Herstellung von Halbleitern verwendet werden, sind je nach Art des herzustellenden Bauteils sehr unterschiedlich. Alle Halbleiter werden jedoch aus einer Kombination von Silizium und anderen Materialien hergestellt. Silizium ist das am häufigsten verwendete Halbleitermaterial, da es relativ leicht herzustellen ist. Andere Halbleiter wie Germanium und Siliziumgermanium werden ebenfalls für die Herstellung bestimmter Halbleiter verwendet. Diese Materialien werden hauptsächlich bei der Herstellung von Transistoren und integrierten Schaltkreisen verwendet. Silizium ist auch der Hauptbestandteil bei der Herstellung von Mikroprozessoren, Speicherchips und Solarzellen. Germanium wird aufgrund seiner hohen Empfindlichkeit gegenüber Infrarotlicht manchmal auch für die Herstellung von infrarotempfindlichen Halbleitern verwendet. Die bei der Halbleiterherstellung verwendeten Materialien variieren auch je nach der gewünschten Anwendung des Endprodukts. Neben Silizium und Germanium werden auch Materialien wie Galliumarsenid, Indiumphosphid und Siliziumkarbid für die Herstellung bestimmter Halbleiter verwendet. Diese Materialien werden hauptsächlich für die Herstellung von Halbleiterlasern und Infrarotdioden verwendet.
Prozesse bei der Halbleiterherstellung
Während des Herstellungsprozesses werden die Halbleiterscheiben verschiedenen Prozessen unterzogen, darunter die Diffusion von Verunreinigungen, die Abscheidung von Materialschichten und das Ätzen unerwünschter Bestandteile. Diese Prozesse werden bei sehr hohen Temperaturen durchgeführt, weshalb sich die Halbleiterfertigungsanlagen häufig in Gebieten mit geringen jährlichen Niederschlägen befinden. Die hohen Temperaturen, die bei der Herstellung von Halbleitern verwendet werden, sind notwendig, weil die chemischen Reaktionen, die beim Herstellungsprozess ablaufen, genau kontrolliert werden müssen. In den folgenden Abschnitten werden die an der Halbleiterherstellung beteiligten Prozesse näher erläutert.
Halbleiterprüfung und -bewertung
Die Prüfung und Bewertung von Halbleitern ist ein wesentlicher Bestandteil des Herstellungsprozesses. Sie dienen dazu, die Qualität der fertigen Produkte zu bestimmen und mögliche Probleme zu erkennen, bevor die Halbleiter an die Kunden ausgeliefert werden. Die Prüfung und Bewertung kann mit verschiedenen Methoden durchgeführt werden, z. B. visuelle Inspektion, elektrische Prüfung und Temperaturwechsel. Bei der visuellen Inspektion untersucht ein Ingenieur den Halbleiter, um nach Fehlern zu suchen. Bei der elektrischen Prüfung werden Halbleiterkomponenten getestet, um sicherzustellen, dass sie den Konstruktionsspezifikationen entsprechen. Thermische Zyklen sind eine Methode, mit der die Bedingungen simuliert werden, denen die Halbleiter in der realen Welt ausgesetzt sind. Damit werden die Stabilität der Produkte und ihre Fähigkeit, extremen Bedingungen wie hohen Temperaturen standzuhalten, geprüft. In den folgenden Abschnitten finden Sie nähere Informationen zum Test- und Bewertungsverfahren.
Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung in der Halbleiterfertigung
Die Qualität der Komponenten, die bei der Herstellung von Halbleitern verwendet werden, ist aus einer Reihe von Gründen wichtig. Erstens stellt sie sicher, dass die Halbleiter nach dem Einbau in ein Gerät die beabsichtigte Leistung erbringen können. Zweitens trägt sie dazu bei, dass der Herstellungsprozess konsistent bleibt. Dies ist wichtig, um sicherzustellen, dass alle Halbleiter mit dem gleichen Qualitätsniveau hergestellt werden. Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung (QS) werden eingesetzt, um sicherzustellen, dass der Halbleiterherstellungsprozess mit einem hohen Maß an Präzision durchgeführt wird. Bei der Qualitätskontrolle wird jeder Schritt des Herstellungsprozesses überwacht, um sicherzustellen, dass er ordnungsgemäß durchgeführt wird. Die Qualitätssicherung umfasst die Prüfung der fertigen Produkte, um sicherzustellen, dass sie den Konstruktionsspezifikationen entsprechen. In den folgenden Abschnitten werden die Qualitätskontrolle und die Qualitätssicherung in der Halbleiterfertigung näher erläutert.
Aktuelle Trends in der Halbleiterfertigung
Der komplexe Prozess der Halbleiterherstellung erfordert sehr viel Liebe zum Detail. Daher ist es wichtig, dass alle Fertigungsanlagen sauber und gut gewartet sind und von geschultem Fachpersonal betrieben werden. Wenn eine Anlage nicht sauber ist oder nicht ordnungsgemäß verwaltet wird, kann sich dies negativ auf die Qualität der Endprodukte auswirken. Dies gilt insbesondere für ältere Anlagen, die möglicherweise nicht den modernen Standards für Sauberkeit und Effizienz entsprechen. Daher ist es wichtig, bei der Bewertung von Halbleiterherstellern das Alter einer Anlage zu berücksichtigen. In den folgenden Abschnitten wird näher auf die aktuellen Trends in der Halbleiterfertigung eingegangen.
Zukünftige Chancen in der Halbleiterfertigung
Die Halbleiterindustrie hat in den letzten Jahrzehnten ein stetiges Wachstum verzeichnet. Dieses Wachstum wird sich zwar kurzfristig fortsetzen, aber es gibt einige, die eine Verlangsamung des Wachstums vorhersagen. Ein Grund dafür ist die alternde Erwerbsbevölkerung. Da immer mehr Menschen das Rentenalter erreichen, wird es immer schwieriger werden, sie zu ersetzen. Dies könnte zu einem Mangel an Personal in der Halbleiterfertigung führen, was das Wachstum der Branche bremsen könnte. In den folgenden Abschnitten wird näher auf die Zukunftschancen in der Halbleiterfertigung eingegangen.
Schlussfolgerung
Die Herstellung von Halbleitern ist ein komplexer Prozess, bei dem eine Vielzahl von Materialien und fortschrittliche Produktionsverfahren eingesetzt werden. Zu den Materialien, die bei der Halbleiterherstellung verwendet werden, gehören Silizium und Germanium, aber auch andere Materialien wie Galliumarsenid. Der Produktionsprozess umfasst die Diffusion von Verunreinigungen und die Ablagerung von Materialschichten sowie das Ätzen unerwünschter Komponenten. Die Prüfung und Bewertung von Halbleitern ist ein wesentlicher Bestandteil des Herstellungsprozesses und dient der Bestimmung der Qualität der fertigen Produkte. Zu den aktuellen Trends in der Halbleiterfertigung gehören die Bedeutung sauberer Anlagen und ein Mangel an qualifizierten Arbeitskräften. Zu den Zukunftschancen in der Halbleiterfertigung gehören die Entwicklung von auf künstlicher Intelligenz basierenden Halbleiterdesigns und eine Verlangsamung des Wachstums aufgrund einer alternden Erwerbsbevölkerung.
