Haben Sie sich jemals gefragt, was ein Hasenkostüm mit einem Halbleiter gemeinsam hat? Industrie Sie sind sich nicht ganz sicher, was all die Fachbegriffe auf der Website bedeuten?
Keine Sorge, damit sind Sie nicht allein!
Wie die meisten Fachgebiete erfordert auch die Halbleiterwissenschaft ein bestimmtes Vokabular, um Verständnis zu entwickeln und klar zu kommunizieren. Es ist keine Raketenwissenschaft (natürlich, aber man braucht Halbleiterkenntnisse, um Raketenwissenschaft zu betreiben…), was bedeutet, dass man sich die Grundlagen mit etwas Zeit und Mühe aneignen kann. Im Folgenden haben wir ein Glossar mit den gebräuchlichsten Begriffen unserer Halbleiterwissenschaft zusammengestellt. Industrie Du musst klug klingen. Beschränke dich auf die Grundlagen und Fakten.
A
Atomlagendeposition (ALD)
Die Atomlagendeposition (ALD) ist ein Gasphasenverfahren zur Dünnschichtabscheidung, das auf sequenziellen, selbstlimitierenden Oberflächenreaktionen basiert. Sie ermöglicht eine Schichtdickenkontrolle im Subnanometerbereich und hochkonforme Beschichtungen selbst auf Strukturen mit extremen Aspektverhältnissen. ALD ist besonders vorteilhaft für Anwendungen, die eine hohe Konformität bei Strukturen mit hohem Aspektverhältnis erfordern. Die Prozesssteuerung konzentriert sich auf die Vorläuferdosierung, die Spüleffizienz, das Temperaturfenster (ALD-Fenster) und die Oberflächenchemie, um parasitäre CVD-Reaktionen zu vermeiden.
B
Back-End
Die Endphase des Halbleiterfertigungsprozesses; folgt auf die Front-End-Prozesse. Im Back-End werden die vollständig prozessierten Wafer in Chips unterteilt, in Gehäuse montiert und getestet.
Reinraumanzug
Die Schutzkleidung, die von Mitarbeitern in einem Reinraum getragen wird; sie spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Reinraumbedingungen. Diese Anzüge, in denen Menschen wie überdimensionale Hasen aussehen, sollen Verunreinigungen aus dem Reinraum fernhalten – selbst winzige Partikel oder Mikroben können empfindliche Prozesse und Produkte stark beeinträchtigen.
Der Schutzanzug schützt also nicht die Person, die ihn trägt, sondern vielmehr ihre Umgebung!
C
Kondensator
Ein passives elektrisches Bauteil, das elektrische Ladungen speichern kann. Die entsprechende physikalische Eigenschaft wird als Kapazität bezeichnet und gibt an, wie viel elektrische Ladung bei einer bestimmten angelegten Spannung gespeichert werden kann. Der Kondensator stellt eine reaktive Komponente bereit, mit der die Impedanz eines elektrischen Netzwerks angepasst werden kann, um eine maximale Leistungsübertragung zwischen der Stromquelle und der Last zu ermöglichen.
Vakuumkondensatoren sind eine der kritischsten Komponenten in einem HF-Impedanzanpassungsnetzwerk. Sie können auf einen festen Wert eingestellt oder über einen definierten Kapazitätsbereich variabel sein.
CE! (Copy Exact)
Eine Richtlinie, die vorschreibt, dass alle Fertigungsprozesse, die Form, Passform oder Funktion von Rohmaterial, Halbfertigprodukten oder Fertigprodukten beeinflussen könnten, ohne ausdrückliche Benachrichtigung und Zustimmung des Kunden unverändert bleiben müssen. Dies ist ein Halbleiter. Industrie -weit geltender Standard, der sicherstellt, dass Kunden stets eine gleichbleibende Produktleistung erhalten.
Reinraum
Eine streng kontrollierte und saubere Umgebung, in der Luftqualität, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und andere Umweltfaktoren genau reguliert werden, um das Risiko von Kontaminationen zu minimieren. Ein Reinraum wird häufig bei der Herstellung von Mikroprozessoren, Speicherchips und elektronischen Komponenten eingesetzt, wo er eine entscheidende Rolle für die Zuverlässigkeit und Leistung moderner Technologie spielt.
Leiter
Ein Material oder eine Substanz, durch die elektrischer Strom leicht fließt. Typischerweise sind Metalle wie Kupfer, Aluminium, Silber und Gold gute elektrische Leiter. Sie sind ein wesentlicher Bestandteil bei der Herstellung elektronischer Geräte und spielen eine entscheidende Rolle für deren Leistung und Zuverlässigkeit.
D
Abscheidung
Der Prozess des Aufbringens einer dünnen Materialschicht auf die Oberfläche eines Wafers. Diese Materialien können entweder leitfähig (metallisch) oder dielektrisch (isolierend) sein und bestimmte elektrische Zwecke erfüllen. Die Abscheidungsverfahren variieren; zu den gängigen Methoden gehören Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD), Chemical Vapor Deposition (CVD), Sputtern und Atomlagendeposition (ALD), wobei ALD im atomaren Maßstab arbeitet.
Deep Reactive Ion Etching (DRIE)
Deep Reactive Ion Etching ist ein anisotrophes Plasmaätzverfahren, das für die Herstellung von Strukturen mit hohem Aspektverhältnis in Silizium optimiert ist. Es ermöglicht die Realisierung tiefen Gräben und Vias bei minimalem lateralen Abtrag, was es zu einem Schlüsselprozess in der MEMS-Technologie, TSV-Herstellung und fortschrittlichen Wafer-Level-Integration macht.
Trockenätzen
Trockenätzen bezeichnet eine Gruppe von Materialabtragsverfahren, bei denen gasbasierte Prozesse – typischerweise Plasmen – eingesetzt werden, um Dünnschichten und Substrate kontrolliert und anisotrop zu strukturieren. Dank hoher Auflösung und präziser Profilkontrolle ist es das dominierende Verfahren in der modernen Mikro- und Nanotechnologie. Beim Trockenätzen werden reaktive Gase in eine Vakuumkammer geleitet und durch eine Energiequelle (meist HF-Leistung) zu Plasma angeregt. Die entstehenden Spezies – Ionen und neutrale Radikale – wirken durch eine Kombination aus chemischen Reaktionen und physikalischem Ionenbeschuss auf die Oberfläche ein. Diese Synergie ermöglicht ein gerichtetes (anisotropes) Ätzen bei hoher Mustertreue.
E
Ätzen
Der Prozess des selektiven Abtragens von unerwünschtem Material von der Oberfläche eines Wafers zur Erzeugung gewünschter Strukturen wird als Ätzen bezeichnet. Beim Conductor Etch wird leitfähiges (metallisches) Material entfernt, während beim Dielectric Etch die Elimination von dielektrischem (isolierendem) Material erfolgt. Um die starken atomaren Bindungen von dielektrischem Material aufzubrechen, ist eine höhere Energie und damit eine höhere HF-Leistung erforderlich.
Zu den gängigen Methoden gehört das Plasmaätzen , das sich mit folgenden Problemen befasst: Industrie Herausforderungen wie geringe Selektivität, Oberflächenrauheit und Abhängigkeit vom Aspektverhältnis stellen insbesondere bei der Herstellung von Strukturen mit hohem Aspektverhältnis (HAR) wie Through Silicon Vias (TSVs) eine Herausforderung dar. Das Atomlagenätzen (ALE) arbeitet auf atomarer Ebene und ist eine Spitzentechnologie zur Herstellung komplexer 3D-Strukturen wie Gate All Around (GAA) in FinFET-Transistoren.
F
Flat Panel Display (FPD)
Ein Gerät, das kleine, dünne elektronische Displaytechnologien nutzt, um Bilder auf einem Bildschirm darzustellen. FPDs kommen typischerweise in Monitoren, Fernsehern, Smartphones und Tablets zum Einsatz.
Front-End
Die erste von zwei Hauptphasen des Halbleiter-Herstellungsprozesses; die zweite ist das Back-End.
Die Front-End-Phase umfasst verschiedene Prozessschritte wie Wafer-Vorbereitung, Oxidation, Abscheidung, Fotolithografie, Ätzen, Dotierung, Ionenimplantation, Temperung (Annealing) und Polieren. Jeder Prozessschritt kann bei der Herstellung von integrierten Schaltungen (ICs) mehrfach wiederholt werden. Diese detaillierten Front-End-Prozessschritte sind für die Fertigung hochwertiger Halbleiterbauelemente unerlässlich.
G
Generator
Liefert eine zuverlässige und stabile Stromquelle für Halbleiterfertigungsanlagen, die eine konstante und präzise elektrische Versorgung benötigen, um einwandfrei zu funktionieren und hochwertige Halbleiterprodukte zu erzeugen.
HF-Generatoren werden typischerweise in Verbindung mit Impedanzanpassungsnetzwerken und Filtern eingesetzt. Die Ausgangsleistung eines HF-Generators kann je nach Anwendung von einigen Milliwatt bis zu mehreren Kilowatt reichen.
I
Impedanzanpassungsnetzwerk
Eine Schaltung, die verwendet wird, um die Impedanz einer Quelle an die Impedanz einer Übertragungsleitung oder Last anzupassen. Ihr Zweck ist es, die Leistungsübertragung zwischen Quelle und Last zu maximieren und gleichzeitig die Leistungsreflexion zur Quelle hin zu minimieren.
Anpassungsnetzwerke werden häufig in HF- und Mikrowellenschaltungen eingesetzt, bei denen die Impedanz von Quelle und Last je nach Signalfrequenz und/or den Bedingungen der Zielplasmakammer stark variieren kann. Das Design eines Impedanzanpassungsnetzwerks hängt von den spezifischen Anforderungen der Schaltung ab, wie Frequenzbereich, Leistungspegel, Spannungsfestigkeit, Strombelastbarkeit sowie der Impedanz von Quelle und Last.
Das reaktive Element zur Impedanzanpassung besteht häufig aus einem oder mehreren variablen Kondensatoren. Aufgrund der hohen elektrischen Leistungen in vielen Anwendungen sind variable Vakuumkondensatoren die bevorzugten reaktiven Elemente für zuverlässige Impedanzanpassungsnetzwerke in modernen Halbleiterfertigungsprozessen.
Integrierte Schaltung (siehe auch Mikrochip)
Ein kleines elektronisches Bauteil aus Halbleitermaterial wie Silizium. Eine integrierte Schaltung enthält zahlreiche funktionale elektronische Komponenten wie Transistoren, Dioden, Widerstände und Kondensatoren. Diese Komponenten sind auf einem einzigen Stück Halbleitermaterial miteinander verschaltet, das in der Regel ein kleiner Chip auf einem größeren Wafer ist.
M
MEMS
Mikro-elektro-mechanische Systeme (MEMS) sind miniaturisierte mechanische und elektromechanische Elemente, die zusammen mit einer Elektronik auf einem Halbleiterchip integriert sind. Die physikalischen Abmessungen von MEMS können von mehreren Millimetern bis zu weniger als einem Mikrometer reichen, was viele Male kleiner ist als die Breite eines menschlichen Haars.
Mikrochip (siehe auch Integrierte Schaltung)
Ein kleines elektronisches Bauteil aus Halbleitermaterial wie Silizium. Eine integrierte Schaltung enthält zahlreiche funktionale elektronische Komponenten wie Transistoren, Dioden, Widerstände und Kondensatoren. Diese Komponenten sind auf einem einzigen Stück Halbleitermaterial miteinander verschaltet, das in der Regel ein kleiner Chip auf einem größeren Wafer ist.
Moorsches Gesetz
Besagt, dass sich die Anzahl der Transistoren in einer integrierten Schaltung (Mikrochip) alle zwei Jahre verdoppelt, was zu einem exponentiellen Anstieg der Rechenleistung und einer Senkung der Kosten pro Transistor führt. Das Gesetz basiert auf einer Beobachtung von Gordon Moore aus dem Jahr 1965.
N
NAND / 3D NAND
Eine nichtflüchtige Flash-Speichertechnologie, die in elektronischen Geräten wie Smartphones, Solid-State-Laufwerken (SSDs) und USB-Sticks verwendet wird. Sie wird als „nichtflüchtig“ bezeichnet, da sie Daten auch dann speichert, wenn das Gerät ausgeschaltet ist. 3D NAND ist eine Speicherarchitektur, bei der NAND-Speicherzellen vertikal gestapelt werden, um die Speicherdichte zu erhöhen.
NAND / 3D NAND
Eine Maßeinheit, die einem Milliardstel Meter entspricht. Sie wird typischerweise in der Halbleiterindustrie verwendet. Industrie um die (kritischen) Abmessungen von Transistoren zu messen.
O
OEM
Ein Originalgerätehersteller (OEM) ist ein Unternehmen, das Komponenten oder Produkte für andere Unternehmen herstellt, die diese in ihren Endprodukten verwenden. OEM gewährleistet, dass seine Produkte zuverlässig, sicher und gemäß den Konstruktionsspezifikationen funktionieren sowie den staatlichen und Industrie Standards. In der Halbleiterindustrie Industrie , ein OEM ist in der Regel ein Gerätehersteller.
P
Photovoltaik (PV)
Photovoltaik (PV) bezeichnet die Technologie und die zugrundeliegenden physikalischen Prozesse, bei denen Licht mithilfe von Halbleitermaterialien direkt in elektrische Energie umgewandelt wird. Das Herzstück der Photovoltaik ist der p-n-Übergang in einem Halbleiter (am häufigsten Silizium). Wenn Photonen mit ausreichender Energie absorbiert werden, erzeugen sie Elektron-Loch-Paare. Das eingebaute elektrische Feld am Übergang trennt diese Ladungsträger, treibt Elektronen und Löcher zu entgegengesetzten Kontakten und erzeugt bei geschlossenem Stromkreis Strom.
Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD)
Physical Vapor Deposition (PVD) ist ein vakuum-basiertes Dünnschicht-Abscheidungsverfahren, bei dem Material durch Verdampfung und anschließende Kondensation physikalisch von einer festen Quelle auf ein Substrat übertragen wird. Es wird in der Halbleiter- und MEMS-Fertigung häufig zum Abscheiden von Metallen und einigen dielektrischen Schichten mit hoher Reinheit und kontrollierter Dicke eingesetzt. Bei PVD wird das Ausgangsmaterial entweder durch thermische Verdampfung (Widerstands- oder Elektronenstrahlbeheizung) oder durch Sputtern verdampft, wobei energiereiche Ionen – typischerweise aus einem inerten Plasma wie Argon – Atome aus einem Target herausschlagen. Diese Atome bewegen sich durch die Vakuumumgebung und kondensieren auf dem Substrat, wodurch ein dünner Film gebildet wird.
Plasma
Plasma ist der vierte Aggregatzustand der Materie; die anderen sind fest, flüssig und gasförmig. Plasma besteht aus Ionen, Elektronen und Radikalen. Während die Sonne die größte natürliche Plasmaquelle darstellt, wird Plasma in der Halbleiterfertigung in Plasmakammern unter Verwendung einer Vielzahl von Gasen wie Stickstoff, Argon und Chlor erzeugt. Diese Gase werden über verschiedene Energiequellen, darunter hohe Gleichspannung, Mikrowellen und Hochfrequenz (HF), in den Plasmazustand angeregt.
Plasmakammer
Plasma wird in speziellen Plasmakammern erzeugt, die auf Abscheidungs- oder Ätzprozesse zugeschnitten sind. Diese Kammern bestehen aus Materialien, die gegenüber dem darin befindlichen Prozess inert sind, und sind hauptsächlich aus korrosionsbeständigem Edelstahl oder Keramik gefertigt.
Für die Plasmazerzeugung sind mehrere Komponenten unerlässlich. Der HF-Generator liefert die HF-Leistung zur Ionisierung der Gase. Eine präzise Steuerung des Plasmas in der Kammer ist entscheidend, um die Leistung einzelner Chips auf jedem Wafer zu optimieren.
Plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD)
Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) ist ein Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten, bei dem Plasma genutzt wird, um chemische Reaktionen von Vorgängergasen bei relativ niedrigen Substrattemperaturen zu aktivieren. Es wird häufig zum Abscheiden von dielektrischen und Passivierungsschichten in der Halbleiter- und MEMS-Fertigung eingesetzt.
Bei der PECVD werden reaktive Gase (z. B. Silan, Ammoniak, Sauerstoff) in eine Vakuumkammer eingeleitet, in der ein HF-Feld ein Plasma erzeugt. Das Plasma zerlegt die Gasmoleküle in reaktive Spezies (Radikale und Ionen), was die Schichtbildung auf der Substratoberfläche bei Temperaturen ermöglicht, die typischerweise zwischen ca. 100 °C und 400 °C liegen – und damit deutlich niedriger als bei der thermischen CVD.
Plasmaätzen
Plasma etching ist ein Trockenätzverfahren, bei dem im Plasma erzeugte reaktive Spezies verwendet werden, um Material mit hoher Präzision von einem Substrat zu entfernen. Es ist ein Kernprozess in der Halbleiter- und MEMS-Fertigung und ermöglicht eine kontrollierte Musterübertragung von lithografischen Masken auf darunterliegende Schichten. Beim Plasmaätzen werden Prozessgase unter Niederdruckbedingungen mit HF-Leistung ionisiert, wodurch eine Mischung aus Ionen, Radikalen und Elektronen entsteht. Die Materialabtragung erfolgt durch eine Kombination aus chemischen Reaktionen (über neutrale Radikale) und physikalischem Sputtern (durch Ionenbeschuss), wobei das Verhältnis zwischen diesen Mechanismen die Ätzeigenschaften bestimmt.
R
HF-Trocknung
Die HF-Trocknung (Hochfrequenztrocknung) ist ein dielektrisches Trocknungsverfahren, bei dem elektromagnetische Felder – typischerweise im MHz-Bereich – genutzt werden, um Materialien volumetrisch zu erwärmen und Feuchtigkeit zu entziehen. Dieses Verfahren kommt vor allem in Branchen wie der Textil-, Holzverarbeitungs- und Lebensmittelindustrie zum Einsatz. Das Prinzip beruht auf dielektrischer Erwärmung: Polare Moleküle (vor allem Wasser) versuchen, sich am Wechselfeld auszurichten, was zu einer internen Energiedissipation und einer gleichmässigen Erwärmung des gesamten Materialvolumens führt. Dies steht im Gegensatz zur herkömmlichen thermischen Trocknung, bei der die Wärmeübertragung von der Oberfläche ausgeht.
S
Halbleiter
Ein Material mit der einzigartigen Eigenschaft, im Gegensatz zu reinen Leitern oder Isolatoren zwischen leitenden und isolierenden Zuständen zu wechseln. Typische Halbleiter sind Silizium, Germanium und Galliumarsenid (ein Verbindungshalbleiter).
Ein Halbleiter kann seinen Zustand zwischen Leiter und Isolator ändern, um ein Schalten (Ein/Aus) zu ermöglichen.
Durch Dotierung des Halbleiters – das heisst durch das gezielte Hinzufügen einiger Störstellenatome mit überschüssigen Elektronen (n-Dotierung) oder mit weniger Elektronen (p-Dotierung) als im undotierten Halbleiter – lässt sich der Halbleiter aufgrund der dadurch veränderten Ladungsträgerbeweglichkeit im nun dotierten Halbleiter in einen leitenden Zustand versetzen.
Silizium
Ein chemisches Element (Si) mit der Ordnungszahl 14 (d. h. 14 Elektronen). Seine Bedeutung liegt nicht in seiner Seltenheit, sondern in seinem Vorkommen; Silizium ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element in der Erdkruste. Die Halbleitereigenschaften von Silizium zeichnen es aus. Im Gegensatz zu reinen Leitern oder Isolatoren besitzen Halbleiter die einzigartige Fähigkeit, zwischen leitenden und isolierenden Zuständen zu wechseln. Diese Eigenschaft ist entscheidend für die Entwicklung von Transistoren und bildet die Grundlage des Binärcodes, der die Darstellung von 0en und 1en ermöglicht.
Solarwafer
Solarwafer sind siliziumbasierte Halbleitersubstrate, die speziell für photovoltaische (PV-)Anwendungen entwickelt wurden und die Basis für Solarzellen bilden, die Licht in elektrische Energie umwandeln. Sie werden in der Regel aus monokristallinen (nach dem Czochralski-Verfahren gezogenen) oder multikristallinen Siliziumblöcken hergestellt, die anschliessend mit Drahtsägen in Wafer mit einer Dicke im Bereich von typischerweise 120–180 µm gesägt werden. Monokristalline Wafer bieten überlegene elektronische Eigenschaften (höhere Lebensdauer der Ladungsträger, geringere Defektdichte), während multikristalline Wafer Kostenvorteile bieten.
T
Technologieknoten
Bezeichnet einen spezifischen Fertigungsprozess und die dazugehörigen Entwurfsregeln zur Herstellung von integrierten Schaltungen (ICs) oder Chips. Unterschiedliche Knoten stehen für unterschiedliche Schaltungsgenerationen und -architekturen und werden typischerweise in Nanometern (nm) angegeben.
Dünnschichten
Dünnschichten sind Materialschichten mit einer Dicke von einigen Nanometern bis zu mehreren Mikrometern, die auf ein Substrat – typischerweise einen Halbleiterwafer – aufgebracht werden, um bestimmte elektrische, optische, mechanische oder chemische Eigenschaften zu erzielen. In der Mikrotechnologie werden Dünnschichten mit präziser Kontrolle über Dicke, Zusammensetzung, Spannung und Gleichmässigkeit hergestellt. Ihre Eigenschaften werden stark durch die Abscheidungsbedingungen, die Mikrostruktur und die Grenzflächenqualität beeinflusst. Abscheidungsverfahren lassen sich im Wesentlichen in die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) – wie Sputtern und Aufdampfen – und die chemische Gasphasenabscheidung (CVD), einschliesslich LPCVD und PECVD, unterteilen. Fortgeschrittenere Methoden wie die Atomlagenabscheidung (ALD) werden eingesetzt, wenn eine Dickenkontrolle im Angström-Bereich und eine hohe Konformalität bei Strukturen mit hohem Aspektverhältnis erforderlich sind.
Dünnschichtabscheidung
Das Abscheiden einer dünnen Materialschicht auf einem Substrat, typischerweise einem Halbleiterwafer, unter Verwendung verschiedener Abscheidungsverfahren wie Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD), Chemical Vapor Deposition (CVD) und Atomic Layer Deposition (ALD). Diese Verfahren erzeugen Materialschichtdicken von wenigen Nanometern bis zu mehreren Mikrometern.
Through-Silicon Via (TSV)
Ein Through-Silicon Via (TSV) ist eine vertikale elektrische Verbindung, die durch einen Siliziumwafer verläuft. Anstatt Signale nur entlang der Oberfläche zu leiten (wie bei herkömmlichen Chips), verbinden TSVs verschiedene Schichten vertikal.
V
Variable Kapazität
Variable Kapazität bezeichnet die Eigenschaft eines Systems oder Geräts, eine Kapazität aufzuweisen, die sich als Funktion externer Bedingungen oder Designparameter ändert. Dies ist ein Schlüsselkonzept sowohl in elektronischen Komponenten als auch in Mikrosystemen, bei denen die Kapazität nicht fest, sondern abstimmbar ist. In ihrer einfachsten Form hängt die Kapazität von der Geometrie und den Materialeigenschaften ab – insbesondere von Elektrodenfläche, Abstand und Dielektrizitätskonstante. Eine variable Kapazität wird daher durch die mechanische oder elektrische Modifikation eines oder mehrerer dieser Parameter erreicht.
Gängige Implementierungen umfassen mechanische Drehkondensatoren (z. B. durch Verändern der Plattenüberlappung oder des Abstands), Varaktordioden (bei denen sich die Kapazität über die Sperrschichtbreite mit der angelegten Spannung ändert) und MEMS-Kondensatoren, bei denen mikrostrukturierte Aufbauten eine dynamische Abstimmung durch elektrostatische Ansteuerung ermöglichen.
W
Wafer
Eine dünne, kreisrunde Scheibe aus Halbleitermaterial, meist aus Silizium, die als Substrat für die Herstellung von integrierten Schaltungen (ICs) und anderen mikroelektronischen Bauelementen dient. Ein Wafer ist etwa 0,7 mm bis 0,9 mm dick und wird durch seinen Durchmesser definiert. Der gängigste Waferdurchmesser beträgt 300 mm.