Eine Reise durch den Herstellungsprozess von Mikrochips und LEDs

Exkursion der Klasse 9d vom 01.07.2026

Im Rahmen der Exkursionstage in der letzten Schulwoche haben wir die Universität Magdeburg besucht, um uns den Herstellungsprozess von LEDs und Mikrochips anzusehen. An vier Stationen sind wir die verschiedenen Schritte gemeinsam durchgegangen.

Bei den LEDs beginnt der Prozess zunächst mit dem Wachstum von Kristallen auf Silizium- oder Saphirglas-Wafern. Dazu müssen die Wafer in eine reine Stickstoffatmosphäre gebracht werden, da Sauerstoff die Kristalle ansonsten zerstört. Aus diesem Grund kann man nur mit Gummihandschuhen durch das Glas greifen. Man „erkennt“ die Kristallstrukturen an den Interferenzmustern, die als farbige Kreise auf dem Silizium auftauchen. Die Kristalle, in diesem Fall Galliumnitrid und Galliumarsenid, sorgen dann für die Leuchtwirkung, wenn Strom angelegt wird. Wir kennen diese Bauteile als LEDs.

Dann haben wir uns angeschaut, wie man überprüft, ob die Kristalle rein sind. Für industrielle LEDs und Computerchips müssen in der Kristallstruktur Reinheitsgrade von 1:1.000.000.000 oder besser erreicht werden. Das heißt, dass pro 1 Milliard Atome, ein falsches Atom im Kristall sein darf. Dazu wird der Kristall in einer Vakuumkammer mit Bariumionen beschossen; anschließend wird die Masse der Atome gemessen, die aus dem Kristall herausgeschlagen wurden. Besonders aufpassen muss man bei dieser Maschine, dass die Luftfeuchtigkeit im Raum nicht zu hoch ist, da bei 70 % Luftfeuchtigkeit durch die 30 kV in der Maschine ein Blitz von der Maschine auf die davorstehende Person überspringen kann.

An der dritten Station haben wir Methoden gesehen, um Bilder von kleinsten Geräten wie Mikrochips zu erstellen und in diesen kleinen Bereichen die Strukturen zu verändern. Dies geschieht mit Elektronenmikroskopen, da man mit Elektronen deutlich genauer messen kann, als mit Lichtmikroskopen. Mit diesen Mikroskopen kann man aber auch Bilder in Dinge wie Haare „schießen“. Dies geschieht indem schwere Atome auf das Silizium geschossen wird. Wir haben uns als Beispiel ein Haar angesehen, in das mit diesen Atomen das Abbild von Otto von Guericke geschossen wurde. Außerdem haben wir uns bei dieser Station auch LEDs unter einem Lichtmikroskop angeschaut.

Schließlich ging es in das Herzstück der Produktion von Halbleiterbauelementen, den Reinraum. Da Mikrochips viel kleiner sind als ein menschliches Haar oder ein Staubkorn, kann bereits Hausstaub zu Kurzschlüssen führen und einen Mikrochip zerstören. Deshalb müssen alle in einem solchen Raum Anzüge tragen, damit möglichst wenig Staub auf die Chips gelangt. In diesen Laboren werden die Wafer mit Gold, Platin und anderen Materialien bedampft, die anschließend die Leiterbahnen in den Computerchips bilden.

Mit speziellen Schablonen werden dann die Muster für den Computerchip eingeätzt. Hier durften wir bei der Produktion helfen und einige Arbeitsschritte übernehmen. Zum Schluss haben wir uns einen fertigen Wafer mit Chips im Lichtmikroskop angesehen und ein Foto von einer fertigen Platte mit Mikrochips gemacht.

K. Schwerdt