Suche nach Werkstoffen für Mini-Transistoren

Das europäische Forschungskonsortium Invest will mit Hilfe neuer Materialien die technologischen Schranken für eine weitere Miniaturisierung von Halbleiter-Bauelementen überwinden. Dazu wurde im Juli 2001 ein von der EU gefördertes Forschungsprojekt gestartet, an dem sich neben sechs weiteren Partnern auch die TU Clausthal und das Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik beteiligen.

Seit etwa dreißig Jahren verwenden die Produzenten von Halbleitern für die Herstellung des Gatteroxids, der dünnen elektrisch isolierenden Schicht im Transistor Siliziumoxid. Durch die Miniaturisierung der Chips wird auch die Isolierschicht immer dünner. Doch wenn das Siliziumoxid nur noch wenige Atomlagen dick ist, können Leckströme das präzise Schalten des Transistors verhindern. Deshalb sind die Forscher auf der Suche nach neuen Materialien, die eine höhere Dielektrizitätskonstante aufweisen.

Die am Invest-Projekt beteiligten Wissenschaftler sind auf der Suche nach neuen Metalloxiden mit einer relativ hohen Dielektrizitätskonstante „k“ (größer als 20), die als relativ dickes Gatteroxid (drei bis zehn nm) verwendet werden können. Die neuen Metalloxide sollen die seitliche Ausdehnung der Transistoren von momentan 130 auf später 50 bis 100 Nanometer verringern.

Um komplexe Metalloxide als Gatteroxide direkt auf Silizium aufwachsen zu lassen, setzt Invest auf die so genannte Molekularstrahlepitaxie (MBE). Diese ermöglich es, Materialien gewissermaßen Atomlage für Atomlage aufzubauen. Konkret soll die Molekularstrahltechnologie für neue Gatteroxide bei der Herstellung von 20 Zentimeter-Wafern eingesetzt werden. Innerhalb von zwei Jahren sollen die geeigneten Materialien gefunden sein. Nach 2005 sollen die neuen Metalloxide auch einsatzfähig sein. Die Europäer wollen so die Grundlagen für eine neue Generation von Herstellungsgeräten für Oxidfilme legen.

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