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Infineon Jagd nach dem Vorsprung

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Infineon-Ingenieur Otto Graf mit Wafer Quelle: Lukas Beck für WirtschaftsWoche

Eine der wichtigsten Eigenschaften bei der Herstellung von Halbleiterchips ist die Leitfähigkeit des Grundstoffs Silizium. Silizium ist einerseits das Trägermaterial für die Minibauteile, das in mehreren, ultradünnen Schichten übereinandergelegt wird, um die vielen Schaltkreise auf engstem Raum unterzubringen. Gleichzeitig wirkt das Silizium aber wie eine komplizierte Verkabelung und stellt die elektrischen Verbindungen zwischen den schichtenweise aufgebrachten Bauteilen her.

Die Leiteigenschaften des Grundmaterials sind darum erfolgsentscheidend, lassen sich aber nicht ohne Weiteres vom alten Verfahren mit den kleinen auf die neue Produktionsmethode mit den größeren Waferscheiben übertragen. „Zu Beginn waren die Eigenschaften des Grundmaterials Silizium wie dessen Leitfähigkeit eine natürliche Barriere für die Fertigung, auch das Grundmaterial selbst war nicht verfügbar. Deshalb mussten wir das Silizium modifizieren, um diese Barriere zu überwinden“, erklärt Projektleiter Aigner.

Wie das im Detail genau funktioniert, darüber schweigt sich Aigner aus – Betriebsgeheimnis. Zu groß ist die Gefahr, dass er der Konkurrenz sonst unbeabsichtigt wichtige Tipps geben könnte. Sicher ist nur: Der Umstieg auf die Produktion größerer Scheiben ist kompliziert – so kompliziert, dass nicht einmal die Waferzulieferer von Infineon wie etwa die Wacker-Chemie-Tochter Siltronic das hinbekommen haben.

Das Herz jeder Halbleiterfertigung und auch der neuen Infineon-Anlage ist der sogenannte Reinraum. Wer den betreten will, muss einen Aufwand treiben wie der Besucher einer Isolierstation in einer Klinik. Ein weißer Schutzanzug mit Kopfhaube, Maske und Gummihandschuhen sind Pflicht, drunter sind reinraumgeeignete Jogging-hosen und T-Shirts erlaubt.

Saubere Luft

In der „Linie“, so heißt die Folge von Produktionsschritten, mit denen auf die Siliziumwafer die einzelnen Chipbausteine aufgebracht werden, herrscht die sogenannte Reinraumklasse 10: Auf jeweils rund 30 Liter Luft dürfen gerade mal zehn Schmutzpartikel kommen. Warum die Anforderungen so hoch sind? Ein durchschnittliches Staubkorn hat einen Durchmesser von einem Mikrometer – das ist ein Millionstel Meter. Die Leiterbahnen auf den Chips messen aber nur 250 Nanometer, rund ein Viertel des Staubkorns. Verunreinigungen könnten Kurzschlüsse auf dem Halbleiterbauteil verursachen.

Damit die Luft in der Produktionsanlage so sauber bleibt, müssen sich Arbeiter und Besucher nicht nur hermetisch verhüllen, sondern auch eine Reinigungsschleuse passieren: eine kleine Zelle mit zwei durchsichtigen Glastüren, die den Besucher kurz einsperren, während ein Luftgebläse dem Besucher die letzten Staubkörnchen von der Kleidung bläst. Erst dann öffnet sich die Pforte zum Allerheiligsten.

Hier, im vierten Stock von Gebäude 16, einer vierstöckigen, mit Aluminiumrippen verzierten Halle am Rande der Werksgeländes in Villach, ahnt auch der Laie, wie viel Zeit, Energie und Hirnschmalz das Team um Aigner und Graf in die 300-Millimeter-Technik gesteckt haben.

Hier wuselt es – die Pilotanlage für die neue Technik läuft parallel zur bisherigen 200-Millimeter-Fertigung.: „Ein großer Vorteil ist, dass wir auf der bestehenden Fertigung Erfahrungen mit der Nutzung von Dünnwafern im Hochvolumen gesammelt haben“, erläutert Graf. „Diese ließen sich auf 300 Millimeter übertragen.“ Dazu gehören zum Beispiel Arbeitsschritte wie die sogenannte Nass-Chemie: Dabei werden die Siliziumplatten mit speziellen Chemikalien behandelt, etwa um eine lichtempfindliche Schicht aufzubringen.

Die neue Anlage ist auch ein Symbol für den Triumph der langfristig denkenden Praktiker und Techniker über die eher kurzfristig (oft genug auch kurzsichtig) ausgerichtete Denke der Unternehmensberater und Finanzanalysten. Wäre es nach denen gegangen, hätte sich Infineon nämlich längst von seinen Produktionsanlagen trennen müssen. „Unsere eigene Fertigung und die enge Verzahnung mit Forschung und Entwicklung erweist sich jetzt als wichtiges Differenzierungsmerkmal für Infineon“, sagt Projektleiter Aigner. Nicht nur das: „Die 300-Millimeter-Technologie verschafft uns einen Vorsprung von ein bis zwei Jahren gegenüber der Konkurrenz“, freut sich Vorstandsmitglied Ploss.

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