Chipfertigung: Durchbruch mit Nano-Kohlenstoff-Tubes

Nano-Forschern von Infineon ist es gelungen, erstmals winzige Kohlenstoff-Röhrchen (Carbon-Nano-Tubes) an vordefinierten Stellen auf einem 150-mm-Wafer wachsen zu lassen. Dies sei ein "entscheidender Durchbruch" für die Chip-Herstellung, teilte das Unternehmen am heutigen Donnerstag mit.

Carbon-Nano-Tubes (CNT) sollen langfristig Silizium an zahlreichen Stellen auf dem Die ersetzen und kleinere Computer mit geringerem Stromverbrauch ermöglichen. Das Material gehört zur Familie der Fullerene und ist eine Modifikation von Kohlenstoff.

Ein Fulleren ist ein kugelartiges Gebilde ("Nano-Fußball") mit geschlossener Polyederstruktur, das aus einer geraden Anzahl (meist 60 oder 70) von Kohlenstoffatomen besteht. CNTs jedoch sind nicht rund, sondern Röhrchen, deren Durchmesser zwischen 0,4 und 100 Nanometern variiert und eine Länge von 1 mm erreichen.

Carbon-Nano-Tubes besitzen eine extrem hohe Stromleitfähigkeit, bei der die Elektronen nahezu ohne Widerstand fließen. Dadurch entsteht kaum Wärme, die es abzuführen gilt. Könnten die Tubes in Chips zur Verdrahtung eingesetzt werden, wären höhere Taktfrequenzen möglich und die Chips würden weniger Energie benötigen.

Wärme entwickelt sich bei Einsatz von CNTs als Stromleiter praktisch nur an den Kontaktstellen zu anderen Materialien. Laut Infineon ist dies kein allzu großes Problem, da die Kohlenstoff-Röhrchen sogar die Wärmeleitfähigkeit von Diamant übertreffen, dem besten makroskopischen Wärmeleiter. CNTs ermöglichen zudem Stromdichten von bis zu 1010 Ampere/cm2. Zur Orientierung: Kupfer eignet sich nur bis zu Stromdichten von 107 Ampere/cm2.

Infineon rechnet damit, Carbon-Nano-Tubes frühestens 2005 in der Chipproduktion einsetzen zu können. Den Nano-Forschern sei es jetzt erstmals gelungen, CNTs an vordefinierten Stellen auf einem 150-mm-Wafer aufwachsen zu lassen, teilte das Unternehmen mit.

Das Aufwachsen habe nach Angaben von Infineon nur wenige Minuten gedauert und sei beliebig zu reproduzieren. Zunächst sei der Einsatz der neuen Technik bei Kontaktbrücken zwischen zwei Metallschichten (Via) auf dem Die denkbar, hieß es.

Konventionelle Vias tendieren laut Infineon dazu, sich bei größeren Stromdichten auf Grund der Hitzeentwicklung zu verformen und so die Funktionsfähigkeit des Chips zu beeinträchtigen. Diese Gefahr bestehe bei Einsatz von CNTs als Vias nicht mehr. Im nächsten Schritt will Infineon dann sämtliche metallische Leiterbahnen (Interconnects ) im Chip durch CNTs ersetzen. (jma)