Wafer

Ein Wafer ist eine flache ca. 1 mm dünne runde Scheibe aus einem Halbleitermaterial, die die Basis für integrierte Schaltungen (IC) bildet. Der Wafer wird mit Diamantsägen aus einem mono- oder multikristallinen Siliziumzylindern, den so genannten Ingots gesägt, die als höchstreine Siliziumkristalle gezüchtet werden. Als Halbleitermaterial kann außer Silizium ebenso Germanium, Gallium-Arsenid oder ein anderes Halbleitermaterial verwendet werden.

IBM-CPU Power6 auf einem Wafer

Der Sinn des Wafers liegt in der Optimierung der Produktionstechnik; man möchte in einem Produktionsgang so viele Chips wie möglich herstellen. Aus diesem Grund hat sich die Größe der Wafer über die Jahre geändert, einerseits weil man technologisch keine größeren Wafer herstellen konnte, andererseits weil die lasertechnischen und fotochemischen Bearbeitungsschritte der Entwicklung und der Integrationsdichte angepasst werden mussten. Daher hatten die ersten Wafer einen Durchmesser von nur 1", was ca. 2,54 cm entspricht, die später durch Wafer mit 4", 5", 6", 8" und 12" Durchmesser, entsprechend 30 cm, abgelöst wurden. Letztere werden wegen ihrer Größe auch als Pizza-Wafer bezeichnet. Der Durchmesser hängt allerdings von dem verwendeten Halbleitermaterial ab. Um möglichst wenig Materialverlust zu haben, liegt die Dicke von Wafern bei ca. 0,5 mm.

Wafer im Test, Foto: Intel

Auf einem solchen Wafer werden viele identische integrierte Schaltungen durch diverse Belichtungs-, Diffusions-, Dotierungs-, Beschichtungs- und Ätzverfahren aufgebracht. Um Folgekosten im Produktionsprozess zu sparen, werden die vorgefertigten Chips direkt auf dem Wafer getestet. Defekte Chips werden markiert und nicht weiter verarbeitet. Die einwandfreien Chips werden nach dem Aussägen weiter verarbreitet; sie werden bondiert, konfektioniert und einzeln im Gehäuse vergossen. Bevor sie konfektioniert werden nennt man sie Die, im Plural Dice.