Leseprobe: Zu Besuch in der Chipfabrik

Bei Infineon Technologies in Dresden trafen wir Hagen Rötz. Er erklärte uns, wie aus einer Siliziumscheibe ein integrierter Schaltkreis entsteht (der englische Name lautet Integrated Circuit – IC)

Infineon Technologies betreibt in der sächsischen Landeshauptstadt zwei Chipfabriken. Als ich die Firma besuche, wartet am Eingang ein junger Mann auf mich: Hagen Rötz gehört zu den Infineon-Mitarbeitern, die sich in der Chipfertigung um die Qualitätssicherung kümmern. Dafür betrachtet er Chips, die frisch aus der Produktion kommen, unter dem Mikroskop — vermisst ihre Strukturen und gibt die Messergebnisse an die Fertigungsabteilungen zurück. Hagen wird mir heute Infineon zeigen und auf einer Tour durch die Chipfabrik erklären, wie ein integrierter Schaltkreis entsteht.

Wie klein sind 90 Nanometer?

Erste Station der Tour ist Hagens Labor. Dort zeigt er mir die Aufnahme eines Chips, den er mit einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) begutachtet. Auf dem Bild sind dunkelgraue Kugeln zu erkennen, die sich zu einem Muster fügen. Die Kugeln haben keine scharfen Umrisse — sie gleichen Schattengebilden. »Das sind Siliziumatome«, sagt Hagen. ›Wow!‹, denke ich. Als physikinteressierter Mensch habe ich versucht, mir Atome vorzustellen. Dass es Mikroskope gibt, die Atome sichtbar machen können, ist mir neu! Doch ich staune noch mehr, als Hagen mir die Bilder erklärt. »Die Aufnahme zeigt das Gate eines Transistors«, sagt er. »Wenn du von oben auf einen integrierten Schaltkreis blickst, sind die Transistorgates immer die schmalsten Teile des gesamten Chips. Wir produzieren hier in Dresden 90 Nanometer breite Gates. 90 Nanometer entsprechen einer Reihe aus 120 Atomen in einem Siliziumkristall. Deshalb brauchen wir hier Mikroskope mit atomarer Auflösung. Wir könnten die Gates unserer Transistoren sonst gar nicht in Augenschein nehmen.«

»Kannst du dir vorstellen, wie klein 90 Nanometer sind?«, fragt Hagen. Ich schüttle den Kopf. »Ich kann es auch nicht«, sagt Hagen. »Unsere Ingenieure versuchen es gelegentlich mit Vergleichen. Sie sagen zum Beispiel: 90 Nanometer entsprechen dem 1.000tel Durchmesser eines Menschenhaares. Das ist zwar richtig, hilft aber der Vorstellung nicht wirklich auf die Sprünge. 90 Nanometer liegen einfach außerhalb menschlicher Vorstellungskraft.«

»Wenn wir über integrierte Schaltkreise sprechen, gibt es aber noch viele andere, kaum fassbare Zahlen«, sagt Hagen. »Wir stellen in Dresden zum Beispiel Mikroprozessoren her, die Motoren steuern. Obwohl sie so klein sind wie ein Fingernagel, enthalten sie 300 Millionen Transistoren! Kannst du dir so viele Transistoren vorstellen?« »Nein«, gebe ich zu. »Ich auch nicht«, pflichtet Hagen mir abermals bei, »aber sie befinden sich tatsächlich auf dem Chip. Es ist eine große ingenieurtechnische Herausforderung, ein solches Produkt industriell herzustellen — das heißt: viele tausend Mal, kostengünstig und absolut zuverlässig. Das gelingt nur mit den neusten Verfahren der Nanotechnologie. Die benutzen wir hier — und eben das macht Chip-Herstellung so spannend.«