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11.11.1983 - 

Die Herstellungstechnik muß mit der IC-Entwicklung Schritt halten:

Neue Fertigungsverfahren für Chipproduktion

MÜNCHEN (pi) - Die technologischen Grenzen bei integrierten Halbleiterschaltungen werden durchlässig. So haben analoge Chips hinsichtlich Geschwindigkeit. Auflösung, Rauschverhalten und Verlustleistung derartige Verbesserungen erfahren. daß sie den digitalen kaum mehr nachstehen. Die Fortschritte der jüngsten Zeit liegen ;zum einen im optimierten Schaltungsentwurf. zum anderen in der Fertigungstechnik.

Heute kennt man ein ganzes Bündel von Verfahren und lithografischen Techniken zur Produktion de Silizium-VLSI-Chips (VLSI = Höchst integration). In Produktion befinden sich Speicher mit rund 64 000 Bits (64-KBit-RAMs); 256-KBit-RAMs warten auf den Schritt vom Labor in die Produktionshallen, während Konstrukteure und Entwickler bereits an 1-Megabit-RAMs arbeiten. Optimisten rechnen bis 1990 bereits mit 4-MBit-RAMs und 32-Bit-Taschen-Mikrocomputern - unglaubliche Herausforderungen für den IC-Fertigungstechniker. Obgleich die Lithografie und das Ätzen eine wichtige Rolle beim Dichterpacken der ICs spielen, müssen doch zuvor noch andere kritische Bereiche gelöst werden: Schaltkreisstrukturen, Isolationstechniken, Verbindungen - auch in mehreren Ebenen der ICs integriert - sind nur einige der Probleme, vor denen die Forscher stehen.

Buchstabenbrei

Die Siliziumtechnologie von heute setzt sich aus einem wahren Buchstabenbrei von Schaltkreisstrukturen zusammen: Bipolar (CML, ECL, I2L ISL, NTL, STL, TTL) sowie MOS (CMOS, NMOS und PMOS), die jedoch inzwischen längst auf demselben Chip auch gemischt auftreten können.

In der MOS-Technologie begann der Übergang von Metall- zu Silizium-Gates mit NMOS und CMOS vor ein paar Jahren. Dennoch erfreuen sich die Metall-Gate-PMOS-Elemente noch einer weiten Verbreitung, da sie preisgünstig Spannungen von 20 bis 40 Volt verarbeiten und damit Anzeigen betreiben können. Bipolare ICs sind nach wie vor am schnellsten; sie haben indes hinsichtlich ihrer Packungsdichte nicht die Fortschritte zu verzeichnen wie MOS, denn ihre hohe Geschwindigkeit erfordert hohe Ströme, die sich in diesem Punkt hinderlich auswirken.

Top-Experten verstehen

Daß die äußerst geringen Abstände und die ebenso feinen Leiterbahnen auf dem Chip - man ist inzwischen bei nahezu einem Tausendstel Millimeter angekommen - eine unvorstellbare Präzision und Sauberkeit in allen Bereichen erfordern, vermag sich auch der Laie vorzustellen. Das fängt bereits bei den Masken an, die für die verschiedenen Ebenen als Vorlage dienen und fotografisch verkleinert werden; das setzt sich fort bei der Lithografie und bei der Isolation zwischen den einzelnen Elementen und gegenüber dem Substrat. Es wird unablässig an Verbesserungen gearbeitet, und laufend sind Fortschritte aus den USA, aus Japan und auch aus der Bundesrepublik Deutschland zu vermelden, deren Bedeutung im Detail jedoch meist nur noch Top-Experten verstehen.