HIGHLIGHTS MIKROTECHNOLOGIE

Die Halbleitertechnik ist als wichtiges Teilgebiet der Elektrotechnik, insbesondere der Mikroelektronik zu nennen. Sie stellt verschiedene mikroelektronische Bauelemente und -gruppen her und entwickelt diese weiter. Damit ist sie weitestgehend auch der Mikrotechnologie, der Chemietechnik und der Keramik zuzuordnen.

Bei der Halbleitertechnik kommen vorwiegend chemische Verfahren zum Einsatz, die von verschiedenen physikalischen Verfahren unterstützt werden. Zu letzteren zählen die Lithografie, die Messtechnik und Implantation, um nur einige Beispiele zu nennen. Die Herstellung erfolgt nach dem Planarverfahren, das besagt, dass die Funktion eines Bauelements auf einer Oberfläche eines Eiskristalls realisiert wird. Dieser Eiskristall besteht dabei aus Halbleitermaterial. In mehreren Einzelschritten wird auf dieses Halbleitermaterial eine Schicht nach der anderen aufgebracht. Jede Schicht weist bestimmte elektrische Eigenschaften auf, wie etwa die Isolation, die Leitfähigkeit und vieles mehr. Da mehrere Schichten mit mehreren Eigenschaften direkt übereinander gelegt werden, entstehen auf dem Halbleitermaterial Transistorfunktionen. Kondensatoren oder Widerstände, die wiederum ganze Bauelemente darstellen.

Da die Strukturen dieser Bauelemente aufgrund der Miniaturisierung in der Vergangenheit immer kleiner wurden, müssen auch beim Herstellungsverfahren ganz bestimmte Bedingungen eingehalten werden. Hierzu zählen etwa die Partikel- und Staubfreiheit, die sowohl im Prozess der Herstellung, als auch in der Umgebung gewährt sein müssen. Eine Herstellung der mikroelektronischen Bauteile ist deshalb nur unter Reinraumbedingungen möglich.

Als Halbleitermaterialien kommen unterschiedliche Stoffe zum Einsatz: Dazu zählen Silizium, Germanium oder Gallium-Arsenid, sowie Siliziumgermanium. Letztere beide gelten auch als Verbindungshalbleiter. Sie werden durch chemische und chemisch-metallurgische Verfahren hergestellt und es ergeben sich dabei so genannte Einkristallsubstrate. Polykristalline Substrate sind zwar ebenfalls möglich, werden aber nur selten eingesetzt, etwa für die Herstellung von den bekannten Solarzellen. Bei der Herstellung muss bereits auf äußerst hochwertige Ausgangsmaterialien geachtet werden, da nur so später die Produkte mit den spezifischen elektrischen Eigenschaften hergestellt werden können. Dabei ist auf die fehlerfreie Kristallisierung ebenso zu achten, wie auf Reinheit und Homogenität des Materials. Insbesondere Verunreinigungen sind nur in Toleranzbereichen von Milliardstel bzw. Billionstel zulässig.

Auf den Halbleitern müssen zusätzlich Fremdatome zum Einsatz kommen, damit elektrische Eigenschaften in einzelnen Bereichen des Halbleiters geändert werden können. Die Aufbringung solcher Fremdatome wird auch als Dotierung bezeichnet. In der Mikrotechnologie ist es notwendig, diese Dotierung durchzuführen, die zu einem der wichtigsten Arbeitsschritte zählt. Um die Fremdatome aufzubringen, werden Verfahren wie die Diffusion oder die Ionenimplantation eingesetzt.