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News: Kleiner und feiner

Amerikanischen Forschern ist es gelungen, ein neuartiges Produktionsverfahren für Computerchips zu entwickeln. Dabei kombinierten sie die Vorteile der bisherigen Herstellungsmethoden, indem sie eine superkritische Flüssigkeit aus Kohlendioxid herstellten. Bisher löste man Metalle und andere Materialien entweder in Gasen oder in Flüssigkeiten. Mit diesem Verfahren ist es möglich, die Schaltkreise auf Siliciumchips noch filigraner zu gestalten und die Grenzen der bisherigen Methoden zu unterschreiten.
Die Computerindustrie stützt sich zum großen Teil auf die Entwicklung von immer kleineren und zugleich schnelleren Chips. Nach dem Moore'schen Gesetz geht man davon aus, dass sich die die Zahl der Transistoren alle 18 Monate verdoppelt. Allerdings ist bei dieser imposanten Rate spätestens innerhalb der nächsten zehn Jahre die Grenze erreicht. Dann verhindern fundamentale physikalische Gesetzmäßigkeiten, die Computerchips mit den bisherigen Herstellungsmethoden noch weiter zu verkleinern.

Computerchips bestehen zum größten Teil aus Silicium. Bei den bisherigen Produktionsverfahren bringt man Metalle oder andere Materialien auf die Siliciumplatten auf, indem man sie entweder aus einer Flüssigkeit oder aus einem Gas abscheidet. Dadurch erreicht man, dass bestimmte Bereiche des Siliciums besonders gut oder besonders schlecht leiten und Schaltkreise entstehen. Je kleiner die Chips werden, desto schwieriger wird es auch, die Leiterbahnen an der richtigen Stelle zu platzieren.

James Watkins und seine Kollegen von der University of Massachusetts haben nun eine neue Produktionsmethode gefunden, indem sie beide bisherigen Ansätze kombinierten. Dazu ritzten sie zuerst kleine Kanäle in das Silicium. Dann lösten sie Kupfer in einer superkritischen Flüssigkeit aus Kohlendioxid, gossen es in die Kanäle und erhielten so die gewünschten Leiterbahnen.

Eine superkritische Flüssigkeit kann nicht als flüssig oder als gasförmig bezeichnet werden, da sie Eigenschaften beider Phasenzustände besitzt. Diesen Zustand erreicht man, indem man ein Gas sehr stark erhitzt und unter großen Druck stellt. Dadurch lassen sich in ihm unter anderem viele Materialien in hoher Konzentration lösen. Hier verhält sich die Lösung sich nicht wie eine Flüssigkeit, sondern wie ein Gas. Deshalb füllt sie die kleinen Kanäle im Silicium komplett aus und wird nicht etwa durch die Oberflächenspannung daran gehindert.

Abgesehen davon, dass man die Leiterbahnen auf den Chips noch kleiner machen und näher aneinander anordnen kann, gibt es weitere Vorteile, Kohlendioxid als Lösungsmittel zu benutzen: Es ist nicht giftig, nicht entflammbar und zudem wiederverwertbar. Die bisherigen Verfahren, Leiterbahnen auf Siliciumchips zu platzieren, waren nämlich leider auch sehr umweltschädlich. Dies kann man nun mit dem neuen Herstellungsprozess umgehen. Die Wissenschaftler gehen davon aus, ihre Methode auch zur Herstellung anderer technischer Bauteile nutzen zu können.

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