Elektronenstrahl macht Mikroelektronik noch besser

Forscher der Princeton University haben zusammen mit Kollegen der University of California und des Technologiekonzerns IBM einen Weg gefunden, Mikroelektronik künftig noch kleiner und leistungsfähiger zu machen. Statt Licht setzen die Entwickler auf einen Elektronenstrahl, der sich extrem fein fokussieren lässt. [...]

Mit der neuen Lösung sind Strukturen im Bereich von zehn Nanometern möglich – ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter. Zum Vergleich: Der Durchmesser eines menschlichen Haares liegt bei 80.000 bis 100.000 Nanometern. Schon heute wird der Elektronstrahl zur Strukturierung genutzt. Wie bei der Lithographie mit Licht wird der Wafer mit einem elektronenempfindlichen Film überzogen. Der Strahl schreibt das gewünschte Muster hinein. Durch einen Entwickler wird diese Struktur stabilisiert, der Rest weggeätzt.
Da moderne Mikroprozessoren aus vielen Ebenen bestehen, muss dieser Schritt vielfach wiederholt werden. Das kostet Zeit. Die US-Forscher haben diesen Prozess nun massiv abgekürzt, indem sie neben dem Elektronenstrahlschreiben eine zweite Technik einsetzten – den Aufbau von metallischen Strukturen mithilfe von elektrischem Strom. Sie setzen zwei feine Elektroden aus Gold, Kupfer oder Nickel ein. Diese tauchen sie in einen Elektrolyten ein, das ist eine Flüssigkeit mit elektrochemischen Eigenschaften. Um Nanokristalle zu erzeugen und sie zum gewünschten Muster zusammenzufügen, legten eine elektrische Spannung an. Mit dem Elektronenstrahl zielen sie genau zwischen die Elektrodenspitzen.
Enormes Entwicklungspotenzial
Die elektrische Spannung löst Ionen aus den Elektroden heraus. Der Elektronenstrahl verwandelt sie in festes Metall, das sich auf einer Unterlage abscheidet. Das gewünschte Muster entsteht, wenn Elektroden und Elektronenstrahl entsprechend bewegt werden. Dabei geht es nicht allein um Mikro- oder besser Nanoelektronik, sondern um spezielle nanotechnische Bauteile. Es ist beispielsweise möglich, winzige metallische Kristalle, die selbst unter dem Elektronenmikroskop kaum auszumachen sind, mit einem anderen Material zu umhüllen. Die Forscher glauben, dass ihre Technik, die sich noch im Experimentierstadium befindet, eine wichtige Rolle in der Nanotechnologie spielen wird.