Der Geek-Atlas (German Edition)

Fairchild viele andere Silicon Valley-Größen hervor (darunter Intel,
     LSI Logic und AMD). Ihre Sprösslinge werden häufig als »Fairchildren« (also Fairchilds Kinder) bezeichnet. Bei Fairchild selbst
     wurde die Planartechnik erfunden, die zur Herstellung von Halbleiter-Chips verwendet wird.
    In etwa zeitgleich erfanden im Jahr 1958/1959 Jack Kilby (bei Texas Instruments) und Robert Noyce (bei Fairchild) die integrierte
     Schaltung, die mehrere Transistoren (und andere Komponenten) auf einem einzelnen Stück Silizium vereinigte. Kilby entwickelte
     eine Schaltung, die auf der Mesatechnik basierte (siehe Kasten), und verband die Komponenten mit feinen Golddrähten. Bei Noyces
     Schaltung wurde die Planartechnik verwendet, die eine anspruchsvolle Verdrahtung nutzte. Die Planartechnik hat sich durchgesetzt,
     aber Kilby gewann den Nobelpreis.
    Mithilfe der Planartechnik konnte Fairchild funktionierende integrierte Schaltkreise konstruieren und lieferte 1960 die ersten
     Prototypen aus. 1961 wurde eine Reihe integrierter Schaltungen angekündigt, die die Größe eines Computers um bis zu 70% reduzieren
     sollten. Die einfachen ICs umfassten Logikschaltungen und Flipflops (die als 1-Bit-Speicher verwendet werden konnten). Sie
     waren die Vorläufer der Mikrochip-Revolution, die sich bis zum heutigen Tag fortsetzt. Die Chips verfügten über nur wenige
     Transistoren – für ein Flipflop beispielsweise sind lediglich zwei Transistoren erforderlich. Doch die Anzahl der Transistoren
     auf einem Chip sollte sich noch drastisch erhöhen.
    ----
    Die Planartechnik
    Für die Herstellung von integrierten Schaltungen (oder Chips, wie man sie üblicherweise nennt) müssen mehrerer Lagen aus Halbleitermaterial
     (P- oder N-dotiert, siehe die Photovoltaik und Der erste Transistor ) aufgebaut werden. Diese dienen dann der Herstellung von Transistoren und andere Komponenten. Die Komponenten werden anschließend
     über Drähte miteinander verbunden. Externe Anschlüsse sorgen dafür, dass der Chip mit der Leiterplatte verbunden werden kann.
    Chips basierten ursprünglich auf der Mesatechnik. Zuerst wurde ein Silizium-Wafer mit N- und P-dotiertem Silizium hergestellt.
     Dann wurden starke Chemikalien verwendet, um Senken in das Silizium zu ätzen. Das Endergebnis war N- und P-dotiertes Silizium
     in einer oben abgeflachten Sandwichform, die sich bestens für den Aufbau von Transistoren eignete. Diese Sandwiches nannte
     man Mesas, nach den oben abgeflachten Hügeln, die man in einer bestimmten Region der südwestlichen USA findet.
    Bei Fairchild entwickelte Jean Hoerni die flexiblere Planartechnik. Ausgangspunkt für die Planartechnik ist eine Siliziumscheibe,
     die üblicherweise als Silizium-Wafer bezeichnet wird, und die mit einer Schicht aus Silizumoxid (SiO 2 ) überzogen wird. Dazu lässt man das Silizium bei hohen Temperaturen mittels Dampf oder reinen Sauerstoffs oxidieren. Die
     Siliziumoxid-Schicht dient als Isolator.
    Dann werden Teile des ursprünglichen Siliziums freigelegt, indem man sich durch das Siliziumoxid ätzt. Dies geschieht mithilfe
     eines fotolithografischen Verfahrens, bei dem eine Schicht einer fotoresistenten Chemikalie auf das Siliziumoxid aufgetragen
     wird. Diese Chemikalie wird dann durch eine spezielle Maske mit ultraviolettem Licht bestrahlt. Mithilfe der Maske werden
     über entsprechende Muster die Bereiche des Wafers definiert, die freigelegt werden sollen. An den Stellen, an denen Licht
     auf die fotoresistente Chemikalie fällt, verändert sich diese. Der Wafer wird dann mit einer weiteren Chemikalie gewaschen,
     die sowohl die fotoresistente Schicht an den Stellen, an denen sie dem ultravioletten Licht ausgesetzt war, als auch das darunterliegende
     Siliziumoxid wegätzt. Auf diese Weise wird der Silizium-Wafer freigelegt.
    Silizium kann in einen Halbleiter umgewandelt werden, indem man es Chemikalien aussetzt, die zu Unreinheiten im Wafer führen.
     Bringt man Silizium mit Bor zusammen, dann werden freie Elektronen im Silizium entfernt. Diese Bereiche bilden dann einen
     P-dotierten Halbleiter. Verwendet man stattdessen Arsen, wird ein Überschuss an freien Elektronen erzeugt, und es entsteht
     N-dotiertes Material. Dieses Verfahren wird als Dotierung bezeichnet.
    Dotiertes Silizium kann erneut mit Siliziumoxid überzogen und unter Verwendung des fotolithografischen Verfahrens mit einem
     weiteren Muster versehen werden. Auf diese Weise können unterschiedliche Teile des Silikons dotiert