Mikroelektronikfertigung

Mikroelektronikfertigung bezeichnet die industriellen Prozesse zur Herstellung von Halbleiterbauelementen wie integrierten Schaltungen, Mikrosystemen, Sensoren und Leistungsträgern. Typisch umfasst sie die Waferfertigung (Front-End) sowie Verpackung und Rück-End-Prozesse, Reinraumanlagen, eine Vielzahl von Prozessschritten wie Lithografie, Abscheidung, Ätzen, Dotierung und Politur, sowie Prüfung, Montage und Zuverlässigkeitstests. Die Fertigung erfordert hochreine Materialien, sehr präzise Prozesssteuerung und umfassende Qualitätskontrollen.

Im Front-End der Waferfertigung werden Halbleiterstrukturen auf oder in Silizium- bzw. anderen Funktionswafern hergestellt. Typische Abläufe umfassen Oxidation, Diffusion oder Ioneneinbau zur Dotierung, Fotolithografie zur Musterübertragung, anschließendes Ätzen, Abscheidung von Schichten (z. B. Oxide, Nitride, Metalle) und Planarisierung. Moderne Prozesse nutzen feine Lithografieverfahren und mehrschichtige Strukturen, um Transistoren, Kontakthermen und isolierende Schichten zu bilden. Metrologie, Prozesskontrolle und Reinigungsverfahren sichern die gewünschte Strukturgenauigkeit.

Abschließend werden die fertigen Wafer zerlegt (Dicing), einzelne Chips getestet (Funktions- und Zuverlässigkeitstests) und verpackt. Beim Packaging erfolgt die Verbindung von Chips mit Trägern oder Leiterplatten via Drahtbond, Flip-Chip oder fortschrittlicherem Wafer-Level Packaging. Die Rück-End-Prozesse beinhalten weitere Re-Tests, Endkontrollen und Versand.

Die Infrastruktur umfasst Reinräume unterschiedlicher Klassen, spezialisierte Ausrüstung für Lithografie, Ätzen, Abscheidung und Reinigung sowie Umwelt- und Energiemanagement. Globale Fertigung verzeichnet eine verteilte Infrastruktur mit bedeutenden Standorten in verschiedenen Ländern, begleitet von politischen, wirtschaftlichen und nachhaltigkeitsbezogenen Herausforderungen.

Zukunftstrends umfassen 3D- und heterogene Integration, fortgeschrittenes Packaging, MEMS und Photonics, sowie Optimierung von Lieferketten und Produktionsstandards.