Integrierte-Schaltkreis-Hersteller: Fertigung der Mikrochips für moderne Elektronik

Rolle & Bedeutung

IC-Hersteller (Integrated Circuit Manufacturers / Foundries / IDMs) fertigen Halbleiterchips – die „Gehirne“ moderner Elektronik: Smartphones, Computer, Autos, IoT, Medizintechnik, Industrie 4.0. Milliarden Transistoren auf wenigen mm² Silizium.

Front-End-Fertigung (Wafer Processing) – Kernschritte

1. Silizium-Rohmaterial: Quarzsand → Metallurgisches Si → Polysilizium (Siemens-Verfahren) → Einkristall-Ziehen (Czochralski) → Ingot → Wafer (200/300 mm) → Lappen, Ätzen, Polieren (Spiegelglatt)
2. Oxidation: Thermische Oxidation → dünne SiO₂-Schicht (Gate-Oxid, Maskierung)
3. Photolithografie (Belichtung): Photoresist auftragen → Maske (Retikel) → Belichtung (DUV 193 nm, EUV 13,5 nm) → Entwickeln → Struktur im Resist
4. Ätzen: Trocken (RIE, ICP) / Nass → Struktur in SiO₂ / Si / Metall übertragen
5. Dotierung / Implantation: Ionenimplantation (B, P, As) → p/n-Leitfähigkeit → Ausglühen (Anneal)
6. Dünnschichtabscheidung: CVD, PVD, ALD → Metall (W, Cu, Al), Dielektrika (SiO₂, Si₃N₄, High-k)
7. Chemisch-mechanisches Polieren (CMP): Planarisierung zwischen Metalllagen
8. Wiederholung: 50–100+ Maskenebenen für moderne Logik (FinFET, GAA, 3 nm/5 nm Nodes)

Back-End (Assembly & Test)

• Wafer-Sortierung (Elektrischer Test jedes Dies)
• Sägen (Dicing) → Einzeldies
• Gehäusetechnik: Wire Bonding, Flip Chip, TSV (Through Silicon Via), Chiplets, 3D-Stapeln (HBM, Hybrid Bonding)
• Final Test (ATE), Burn-In, Qualifizierung
• Versand (Tape & Reel, Trays, Waffle Pack)

Reinraum & Qualitätsanforderungen

• ISO 1–3 (EU GMP A/B) für Front-End
• Partikelkontrolle, AMC (Airborne Molecular Contamination), Temperatur/Feuchte ±0,1 °C / ±1 %
• Defect Density < 0,1/cm² (High Yield)
• Traceability: Wafer-ID → Lot → Die → Package → Endgerät

Geschäftsmodelle

• IDM (Integrated Device Manufacturer): Design + Fertigung (Intel, Samsung, TI, Infineon, ST, Microchip)
• Foundry (Pure-Play): Fertigung für Fabless-Kunden (TSMC, GlobalFoundries, UMC, SMIC, Tower)
• Fabless: Design only (Nvidia, AMD, Qualcomm, Apple, MediaTek)
• OSAT: Outsourced Assembly & Test (ASE, Amkor, JCET, SPIL)