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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Halbleiterfertigung - Ätzen, Dotieren etc.?


Autor: mrazkova (Gast)
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Hi,

ich würde mich gerne weiter über die Herstellung von z. B. CMOS -
Elementen informieren. Wie machen z. B. Firmen das, wenn sie einen
neuen Chip entwickeln müssen? Nur über VHDL? Einige werden wohl auch
Layouts erstellen, welche auf Wafer gebracht und geätzt werden müssen.
Und eben dieser Ablauf würde mich interessieren.

Leider werden diese Themen bei Wikipedia nur angerissen, aber wirklich
weiter bringt mich das nicht. Ich kann nur vermuten, das niemand sein
Steckenpferd öffentlich dokumentieren möchte.

Hat jemand irgendwelche Links zu diesem Thema? Vielleicht jemand, der
das Hobbymäßig bereits mal versucht hat(unwahrscheinlich - aber
Wahnsinnige gibts immer!)? Welche Studienrichtung müsste man
beschreiten, um so etwas zu erfahren? Physik?

MfG,
mk

Autor: Philipp (Gast)
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Bei uns heißt der passende Studiengang Mikrosystemtechnik
(Elektrotechnik)

Gruß Philipp

Autor: Marco Beffa (Gast)
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Dieses Thema würde mich auch brennend interessieren!

Autor: Markus (Gast)
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Hi Leuts ;)
Man suche grundsätzlich erstmal in Enzyklopädien:
http://de.wikipedia.org/wiki/Halbleiterherstellung
Und was neue Entwicklungen angeht, dann frag' mal hier im Board bei
"Programmierbare Logik" und "DSP" nach ;)
Üblicherweise wird erstmal die Grundschaltung am sinnvollsten auf
Papier niedergelegt und dann mittels geeigneten Entwicklungswerkzeugen
in VHDL o.ä. umgesetzt.
Dann nehme man einen PGA/FPGA oder was gerade so üblich ist und setze
das entwickelte VHDL Design damit um.
Wenn dann mit dem Prototyp alles soweit funktioniert kann man bei
passenden Foundries einen Sample-Tapeout ordern (gut gefüllte
Portokassen vorausgesetzt).
Die Samples werden dann einer internen Überprüfung unterzogen und wenn
keine gravierenden Fehler festgestellt werden als Serienprodukt
geordert.
Die Maskenerstellung und der ganze Rest wird von den Foundries mit
übernommen (daher gut gefüllte Portokassen ;) ).
Hoffe weitergeholfen zu haben,
Markus

Autor: Stephan Henning (stephan-)
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nun um einen Chip zu entwerfen benötigt man eine Schaltung.
Ob digital oder analog ist ertsmal wurscht. Diese wird dann mit Spice
o.ä. simuliert und ausgewertet. Korrigiert usw.
VHDL kommt bei digitalen Sachen ins Spiel ist aber nicht unbedingt
notwendig, da eine Eingabe per Schaltplan auch möglich ist.
Wenn alles im "Lot" ist wird daraus eigentlich eine Struktur
gemacht.
Soll heißen, das Chip Layout wird ähnlich einer Leiterplatte
gemacht und wieder Simuliert bis alles stimmt.
Daraus wird der Produktionsprozess abgeleitet.
Diffusion, Oxidation und Dotierung.
Aus rohem Silizium wird durch Dotieren oder Diffusion
zB. ein PN Übergang.
Durch Oxidation zB. eine Isolationsschicht zB. Gaten vom FET.
Das funzt ähnlich wie ne Leiterplatte über Beschichtung mit Fotolack
und Belichtung mit einer Maske oder Laser.
Dann kommt Entwickler und Diffusion oder Oxidation. Und alles
wiederholt sich für jede Schicht, bis der IC feritig ist.
Dann wird vereinzelt ( Si Scheibe zersägt), Chip gebondet
( auf Träger), verschlossen ( Plstik rum ) und gemsessen.

Chip fertig !!

So in der Art. Machen eigentlich die Ing´s.
Bin nur "Elektronikfacharbeiter" habe aber während meiner Ausbildung
1983 alle Schritte mal durch gemacht. Ist interessant !!!

Autor: Daniel R. (daniel_r)
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>>Und alles wiederholt sich für jede Schicht...

Es gibt nur eine Schicht. Deshabl kann sich nichts wiederholen.

Autor: Philipp (Gast)
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Natürlich wiederholen sich einzelne Prozesse. Man kann nicht alles auf
einmal machen. Es ist nicht nur zack einmal belichten, ätzen und
fertig. Mit unserem Halbleiter Prof waren wir vor kurzem bei Philips
Semiconductor in Hamburg, da meinten die einige Wafer haben über 100
Arbeitsschritte bis diese fertig sind. Wir haben zum Ende der
Halbleitertechnik vormals damals mal einen Prozess zur Herstellung
eines MOS FET gemacht (meine es war einer). Man muss sich da schon
vorher einige Gedanken machen, was wann kommt. Man muss zB alle
hochtemperatur Prozesse (ausheilen zB) am Anfang machen....

Nochwas zu weiter oben: man muss den Chip nciht erst Bonden, es gibt
auch Möglichkeiten ihn vorher schon zu testen. Wird auch industriell so
gemacht. Die Chips auf einem Wafer die nichts geworden sind müssen dann
nicht gebondet werden bevor man sie wegschmeißt.

Gruß Philipp

Autor: Daniel R. (daniel_r)
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Er sprach aber von Oxidation...von jeder Schicht.
Entweder er meint die Isolierschichten oder er meint die
Siliziumschicht. Da gibts nur eine.

Autor: Alexander Graf (Gast)
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Wer in der nähe von Berlin wohnt sollte mal zur langen nacht der
wissenschaften gehen - die tu berlin hat letztes mal den arbeitsbereich
microelektronik offen gehabt. War echt richtig spannend - die ham sogar
so ein FIB da (focused ion beam) womit man im nachhinein noch an chips
änderungen vornehmen kann. Außerdem erzählen die einem da echt alles
was man wissen möchte ... nur zu empfehlen. Is aber leider erst wieder
nächstes Jahr.

Autor: mrazkova (Gast)
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Mikrosystemtechnik war das Stichwort, das ich brauche!

Ich würde mich gerne damit auseinandersetzen - wie solche Strukturen
aufgebaut sein müssen, um einen Transistor abzubilden. Welche Schritte
man benötigt, um diese Struktur auf Wafer unterzubringen und warum man
sie benötigt. All das in dieser Richtung, und es darf gerne kompliziert
werden.

Ich brauche aber Tipps, womit ich anfangen soll - im Internet gibt es
nur Oberflächliches zu diesem Thema. Bücher gibt es einige - doch
welche?

Vielleicht auch Internetseiten, die ich noch nicht kenne?

Das hier macht einen guten Eindruck:
http://www.amazon.de/gp/product/352730536X/302-604...

Autor: Norbert (Gast)
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Ich kann dir sonst das Buch Silizium Halbleitertechnologie empfehlen. Da
sind alle Prozessschritte, ihre Vor- und Nachteile usw. gut drin
erklärt. Ist auch gar nicht mal so teuer für ein Fachbuch.

Autor: Jens Brunne (Gast)
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In dem Buch MST für Ingenieure wird es wohl nicht schwerpunktmäßig um
die Mikroelektronik, sondern eher um die Mikrosystemtechnische
Verfahren gehen. Das sind dann die beweglichen Strukturen in der
Volumenmikromechanik. Ist aber ein ähnliches Gebiet und auch sehr
interessant.

Autor: mrazkova (Gast)
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Klingt wirklich gut, ich denke, ich werde erstmal von MST für Ingenieure
absehen, da es doch etwas teuer ist und stattdessen erstmal das von
Norbert vorgeschlagene Buch holen.

Dafür, dass das ganze sogar als Studienfach angeboten wird, tue ich
mich wirklich schwer, im Internet Infos dazu zu finden.

Gibts noch weitere Bücher oder auch Links, die man sich näher anschauen
könnte?

Autor: da_user (Gast)
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wenn du nicht unbedingt studieren willst, bewewirb dich auf den
ausbildungsberuf des Mikrotechnologen.

da_user
zertifizierter Mikrotechniker

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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<<
So in der Art. Machen eigentlich die Ing´s.
Bin nur "Elektronikfacharbeiter" habe aber während meiner Ausbildung
1983 alle Schritte mal durch gemacht. Ist interessant !!!
>>

100% Ack!
Bei mir war es 1985. Am spannendsten war die Dotierung in einem 64KW
Kurzwellen Epitaxie-Induktionsofen. Dort wurde eine Graphitplatte
eingeschoben, auf der die Wafer lagen. wurde alles ziemlich heiss...
8KV Anodenspannung bei 8A Anodenstrom. Hat mich als Funkamateur
natürlich mehr interssiert, als der eigentlich Epitaxievorgang.

AxelR.

Autor: Philipp (Gast)
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Sind hier eigentlich viele MST Studenten? Oder vielleicht sogar welche
die es bereits hinter sich haben?

Gruß Philipp (noch dabei)

Autor: Klaus (Gast)
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Wenn Du studieren willst, dann studiere Elektrotechnik und nimm im
Haupstudium das Vertiefungsfach Mikroelektronik.

Bevor Du ein Buch kauftst, wuerde ich lieber in einer Uni- oder
FH-Bibiliothek danach suchen und mal reinschauen. Vielleicht kannst Du
auch als Nichtstudent Buecher ausleihen.

Wenn Dich speziell der Herstellungsprozess interessiert, dann kannst Du
eine Ausbildung machen oder aber auch als Prozessingenieur mit Studium
arbeiten. Damit kenne ich mich aber nicht so gut aus. Wenn Du aber in
der Chipentwicklung arbeiten willst, dann solltest Du Elektrotechnik an
einer FH oder Uni studieren.

Ich arbeite seit mehr als 10 Jahren in der Chipentwicklung und habe
schon bei zwei meiner Firmen eine Fabrik besichtigt (mit Reinraumanzug
und so).

Autor: da_user (Gast)
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"Ich arbeite seit mehr als 10 Jahren in der Chipentwicklung und habe
schon bei zwei meiner Firmen eine Fabrik besichtigt (mit Reinraumanzug
und so)."

in der Chipentwicklung tätig und bis jetz erst 2mal im RR gewesen? Und
die zweimal nur zur Besichtigung? Weißt du überhaupt wie die Maschinen
ausschaun, die fertigen???

Autor: Klaus (Gast)
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Die zweimal sind schon sehr viel. Es ist eher die Aussnahme, dass man
als Entwickler eine Besichtigung macht.

Du musst klar unterscheiden zwischen der Produktion und der
Entwicklung.

Die Entwicklung von Chips kann oertlich voellig getrennt von der
Produktion geschehen. Der Chip wird auf dem Computer entworfen. Am Ende
werden dabei die Maskendaten generiert. Aus diesen werden die Masken
hergestellt. Die Masken werden bei der Produktion eingesetzt.

Es gibt Firmen, die entwickeln Chips und haben dabei gar keine eigene
Produktion. Die heissen "fabless". Die lassen ihre Chips dann z.B.
bei TSMC fertigen.

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