HIGHLIGHTS MIKROTECHNOLOGIE

Auch die Mikroelektronik gilt als einer der Teilbereiche der Mikrotechnologie. Dabei entwickelt die Mikroelektronik vor allem Schaltungen und integrierte Schaltungen in kleinsten Größen. Man spricht hier auch von miniaturisierten, elektronischen Schaltungen. Diese werden meist auf Grundlage von Halbleitern angefertigt und verwenden dabei die unterschiedlichsten Bauelemente, die auch in der herkömmlichen Elektronik verwendet werden. Dazu zählen insbesondere die Transistoren, Kondensatoren oder Widerstände.

Der größte Unterschied der mikroelektronisch gefertigten Schaltungen ist in der Größe zu sehen, aber auch darin, dass die Schaltungen fast immer integriert werden. Dabei handelt es sich um die Zusammenlegung der einzelnen Bauelemente auf einem einzigen Substrat. Die Schaltungen in der Mikroelektronik werden außerdem in einem Arbeitsprozess entwickelt.

Ziel der Mikroelektronik ist es, Schaltungen immer kleiner zu gestalten, vom Mikrometer-Bereich ist man mittlerweile bis in den Nanometer-Bereich gelangt und der Fortschritt wird vermutlich auch künftig nicht aufzuhalten sein. Ebenfalls steht die ständige Verkleinerung der einzelnen Bauteile und der gesamten Schaltung unter dem Gesichtspunkt der Kostensenkung, die damit erzielt werden soll. So ist es notwendig, dass die Schaltungen kleiner werden, um einerseits die Fertigungskosten senken zu können, andererseits aber auch neue Produkte auf den Markt zu bringen, wie es einst bei tragbaren Funkgeräten der Fall war.

Insbesondere geht es darum, die Anzahl der Chips pro Wafer zu erhöhen. Je mehr Chips auf einem Wafer gefertigt werden können, desto geringer sind die hierfür anfallenden Fertigungskosten. Jedoch kann der Wafer nicht unbeschränkt vergrößert werden, die Chips müssen also kleiner werden, um mehr davon auf dem Wafer unterbringen zu können. Besondere Herausforderung ist, dass die Funktionsweise dabei nicht beeinträchtigt werden darf. Das erfordert eine gleichmäßige Skalierung aller einzelnen Komponenten auf den Chips. Das birgt aber wieder das Problem, dass die Strukturierung komplizierter wird und damit Mehrkosten verursacht.

Die Mikrotechnologie setzt sich also für ständige Neuentwicklungen und Verkleinerungen bestehender Bauelemente, im Bereich der Mikroelektronik bestehender elektrischer Bauelemente ein. Dadurch können zum Beispiel kleinere Transistoren entstehen, die wiederum dafür sorgen, dass höhere Schaltfrequenzen möglich werden. Ebenfalls werden die Leiterbahnen in der Miniaturisierung verkürzt, wodurch verkürzte Signallaufzeiten entstehen. Durch die Zusammenwirkungen all dieser Verkleinerungen wird es möglich, nicht nur kleinere, sondern auch leistungsfähigere Schaltungen zu entwickeln. Jedoch gibt es trotz all der Vorteile der Miniaturisierung auch einige Nachteile: Diese sind in der Verringerung der Schichtdicken und Leitbahnen, sowie Zwischenisolationen zu finden. Sie bedingen jedoch eine erhöhte Koppelkapazität, so dass die Laufzeiten ausgebremst werden.

Insbesondere die Verkleinerung der Gate-Isolationsschicht hat jedoch auch einen entscheidenden Vorteil: Transistoren, die mit einer verringerten Gate-Isolationsschicht versehen sind, können auch bei geringerer Spannung betrieben werden. Damit sinkt zwar einerseits die Verlustleistung, jedoch steigt selbige pro Fläche an. Somit ergibt sich ebenfalls eine verringerte Wärmeabfuhr. Je mehr Funktionen aber ein Chip aufweisen kann, desto weniger Chips müssen auf einer Leiterplatte angebracht werden. Die Anbringung erfolgt mittels Verlöten, wobei sehr viele Lötverbindungen zu einer vermehrten Fehleranfälligkeit führen können.