Halbleiterverarbeitung

Halbleiterverarbeitung bezeichnet den industriellen Prozess der Herstellung von Halbleiterbauelementen wie Transistoren, Dioden und integrierten Schaltkreisen. Zentrales Ziel ist es, elektronische Bauteile mit kontrollierten elektrischen Eigenschaften auf Silizium- oder anderen Substraten zu realisieren. Die Prozesse gliedern sich grob in Front‑End-of-Line (FEOL), in denen die transistorbausteine erzeugt werden, und Back‑End-of-Line (BEOL), in dem die elektrischen Verbindungen zwischen den Bauelementen hergestellt werden.

Zu Beginn steht die Reinigung und Vorbereitung der Waferoberfläche. Typische Prozessschritte umfassen Abscheidung (z. B. chemische Gasphasenabscheidung CVD, Physikalische Abscheidung PVD), Ätzen (Trockenätzen, Reaktives Ionenätzen), Oxidation bzw. Dünnbeschichtungen sowie Dotierung durch Ionenimplantation oder Diffusion. Danach erfolgen Aktivierung und Defektreduzierung durch Annealing. Die Oberflächenvorbereitung wird durch CMP (chemisch-mechanische Planarisierung) und regelmäßige Mess- und Inspektionsschritte ergänzt, um Dicken, Glattheit und Schadensfreiheit sicherzustellen.

Die Fertigung erfolgt in Reinräumen, in denen Partikelkontamination streng kontrolliert wird. Technische Ausstattung umfasst Lithographiesysteme, Ätz- und Abscheidungseinrichtungen, Temperier- und Schutzsysteme sowie umfangreiche Mess- und Qualitätskontrollprozesse. Die Wafer durchlaufen oft mehrere Iterationen desselben Zyklus, bevor sie in den BEOL-Prozess übergehen und die internen Verbindungen sowie die Verpackung erfolgen.

Auf technischer Ebene zielen Halbleiterverarbeitungsprozesse auf Skalierung, Zuverlässigkeit und Ausbeute. Moderne Bauelemente verwenden Strukturen wie FinFETs oder Gate-All-Around-Transistoren; die Lithographie entwickelt sich weiter mit EUV-Technologie. Im BEOL werden mehrere Metalllagen durch Interkonnekttechniken und Planarisierung miteinander verdichtet. Zukünftige Entwicklungen umfassen 3D-Integration, heterogene Baugruppen und neue Materialsysteme, die Leistung, Energieeffizienz und Funktionsumfang erhöhen sollen.