Integrierter Schaltkreis

Ein Integrierter Schaltkreis ist ein Halbleiterbauelement, das aus vielen Transistoren und anderen Bauteilen besteht. Integrierte Schaltkreise werden industriell hergestellt und sind auf kleinen rechteckigen Stücken, genannt Die, untergebracht. Mehrere solcher Dies werden aus großen runden Schreiben (Wafer) nach der Herstellung herausgeschnitten. Die große Mehrheit der integrierten Schaltkreise besteht aus Silizium, für spezielle Anwendungen kommen allerdings auch andere Materialien wie Gallium-Arsenid zum Einsatz.

Ein solcher integrierter Schaltkreis besteht aus mehreren Schichten dotierter Halbleiter oder Isolationsschichten. Diese werden in vielen Einzelschritten nacheinander fotografisch belichtet, und entwickelt, die freiliegenden Stellen des so genannten Substrats werden dann weggeätzt, dotiert, oxidiert oder mit einer Leiterschicht überzogen.

Die Herstellung erfolgt in speziellen Reinräumen, die stark gefilterte Luft mit extrem wenigen Staub-Partikeln enthält. Dies ist nötig, da selbst kleinste Staubpartikel wesentlich größer sind, als die hergestellten Halbleiterstrukturen.

Anfang der 1960er bestanden die integrierten Schaltkreise aus bis zu wenigen Dutzend Transistoren (Small-scale integration, SSI). Mit den Jahren wurden die Strukturen jedoch immer weiter verkleinert. Mit der medium-scale integration (MSI) fanden einige Hundert Transistoren, bei der large-scale integration (LSI) Anfang der 1970er einige Tausend Transistoren Platz auf einem Die. Nun war es erstmals möglich ganze CPUs auf einem Chip zu integrieren, was auch die Kosten für Computer extrem reduzierte. Anfang der 1980er folgte die very-large-scale integration (VLSI) mit einigen Hunderttausend Transistoren, mittels derer man schon bald 1 Megabyte RAM erstellen konnte. Aktuelle Prozessoren bestehen aus vielen Millionen Transistoren auf einer wenige Quadratzentimeter großen Fläche.