Was ist Mikroelektronik? | Einführung in die Mikroelektronik – Teil 2
Im ersten Teil unserer Videoreihe wurde bereits deutlich, wie groß die Bedeutung der Mikroelektronik ist und wie stark sie sich im Laufe der letzten Jahre entwickelt und damit auch die Leistungsfähigkeit moderner Elektronik verbessert hat. Es stellt sich daher die Frage: Was steckt eigentlich hinter dem Begriff Mikroelektronik und welche Technik ist nötig, um mikroelektronische Systeme zu bauen? Antworten darauf gibt es im zweiten Video-Tutorial.
Neben der bereits thematisierten Miniaturisierung ist vor allem der Begriff der Integration von zentraler Bedeutung in der Mikroelektronik. Integration bezieht sich auf den Prozess der Kombination von elektronischen Komponenten und Schaltungen. Das Ergebnis dieses Integrationsprozesses sind sogenannte Integrierte Schaltungen (engl.: integrated circuits, abgekürzt: IC). Ein Synonym und häufig verwendeter Begriff dafür ist Chip. Um Schaltungen bauen zu können, braucht es ein geeignetes Bauelement, eine Verdrahtung sowie ein gemeinsames Substrat. Dabei spielen Halbleiter eine zentrale Rolle. Sie fungieren als elektronisches Bauelement, das es ermöglicht, den Strom in elektrischen Schaltkreisen gezielt zu lenken. Gleichzeitig dient der Halbleiter auch als Substrat. Häufig bestehen Halbleiter aus Silizium, das sich aufgrund seiner chemischen Eigenschaften gut eignet (mehr zur Bedeutung von Silizium für die Mikroelektronik finden Sie hier).
Der Halbleiterherstellungsprozess (CMOS) ist sehr komplex und kann mitunter bis zu 1.000 Schritte benötigen.
Zu den anderen Teilen der Videoreihe
Teil 1: Einführung in die Thematik
Teil 2: Was ist die Mikroelektronik?
Teil 3: Warum ist das Silizium für die Mikroelektronik so wichtig?
Teil 4: Wie wird aus Halbleiterbauelementen ein mikroelektronisches System?
Teil 5: Was sind Halbleiterfirmen?
Teil 8: Prozesstechniken: Beispiel Wafer Bumping
Teil 9: Mikroelektronik ein weites Thema: Von Sensoren bis Quantencomputer
Exkurs: Leiter, Nicht-Leiter und Halbleiter ‒ Das Bändermodell
Leiter und Nicht-Leiter unterscheiden sich darin, ob das Valenz- und das Leitungsband voneinander getrennt sind. Bei Nicht-Leitern sind die beiden Bänder getrennt voneinander, sodass die Elektronen nicht im Festkörper wandern können. Nicht-Leiter fungieren folglich als Isolatoren. Wenn sich Valenz- und Leitungsband überlappen (wie das z. B. bei genügend Kupferatomen der Fall ist), können die Elektronen wandern. Man spricht dann von einem Leiter. Bei einem Halbleiter wiederum ist das Leitungsband nicht so weit weg vom Valenzband, d. h. die Elektronen können bei großen Temperaturen in das Leitungsband wandern. Die Leitfähigkeit von Halbleitern ist dementsprechend niedriger als die von Leitern, kann aber beispielsweise durch das gezielte Einbringen von Fremdatomen (Dotierung) stark erhöht werden. Dazu gibt es sogenannte Implanter-Maschinen, u. a. am Fraunhofer IISB.
