Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Münchner Forscher sind der Chip-Zeit um zehn Jahre voraus

31.05.2002


Leiterbahnen aus Kupfer mit einer Breite von 40 Nanometern für den Einsatz auf Computerchips der Generation im Jahre 2010 sind bei Infineon bereits in ihrer Funktion bewertet worden.


Infineon verkleinert Kupferdrähte auf ein Tausendstel eines Haares


Infineon Technologies hat die Tür für noch leistungsfähigere Mikrochips aufgestoßen. Forschern des High-Tech-Unternehmens in München ist es gelungen, die Leiterbahnen zur Verbindung von Transistoren auf einem Chip auf bis zu 40 Nanometer (nm) zu verkleinern. Ein Nanometer ist der Millionste Teil eines Millimeters. Infineons schmalste untersuchte Leiterbahnen mit 40 nm entsprechen in etwa dem tausendstel Durchmesser eines Haares. Damit hat Infineon den Beweis erbracht, dass auch bei anhaltender Miniaturisierung von Chip-Strukturen nach dem so genannten "Moore’schen Gesetz" die elektrischen Anforderungen an die Transistor-Verdrahtungen mit heutigen Produktionsmethoden erfüllbar sind.

Gesetz der Chiptechnik: Mehr Transistoren, dünnere Leiterbahnen


Infineons Forschungsergebnisse in der Nanoprozesstechnik sind für die Halbleiter-Industrie ein wichtiger Meilenstein zur weiteren Erfüllung des Moore’schen Gesetzes. Diese These ­ 1965 vom Physiker und Mitbegründer der Intel Corporation Gordon E. Moore formuliert ­ sagt aus, dass sich Leistungsfähigkeit und die Anzahl der Transistoren auf einem Chip innerhalb von 18 Monaten jeweils verdoppeln. Aktuelle Gigahertz-CPUs (Central Processing Unit) der Pentium 4-Reihe mit einer Strukturbreite von 130 Nanometern tragen beispielsweise rund 100 Millionen Transistoren auf dem Prozessorplättchen. Damit das Gesetz von Moore ­ kontinuierlich fortgeschrieben im Entwicklungs-Fahrplan für Halbleiter (International Technology Roadmap für Semiconductors, ITRS) ­ auch künftig Bestand hat, sind ständig dünnere Leiterbahnen zwischen den einzelnen Transistoren notwendig.

Die erfolgreiche, elektrische Bewertung von Metall-Leitungen mit einer Breite von nur 40 Nanometern durch Infineon zeigt, dass sich bereits mit heutigen Mitteln Strukturgrößen zukünftiger Chip-Generationen herstellen lassen könnten, die laut ITRS erst im Jahr 2010 das Licht der Halbleiter-Welt erblicken sollen. Zur Bewertung mussten die Infineon-Forscher Neuland beschreiten, denn die Belichtungsgeräte in den modernsten Chip-Fabriken erlauben heute standardmäßig noch nicht die Erzeugung von Strukturgrößen unter 100 nm. Für kleinere Strukturen wie die 40-nm-Leiterbahnen aus Kupfer bedient sich Infineon der "Spacer"-Technik: Dabei werden zunächst aktuelle Lithografiegeräte für die Belichtungen zum Einsatz gebracht. Im Fertigungsprozess werden dann die erzeugten Grabenstrukturen in den Schichten auf den Silizium-Scheiben nachträglich durch chemische Prozesse verengt. So lassen sich mit Standard-Lithografiesystemen bereits heute Strukturen erzeugen, die in den Chip-Generationen von morgen auftreten werden ­ wenn auch in größerem Abstand voneinander.

Eine Frage der Stromdichte

Infineons Kupfer-Nanoleitungen mussten in den Labors strenge elektrische Anforderungen erfüllen. So wurden für die Bewertung und Beurteilung der Kupfer-Nanoleitungen dieselben Maßstäbe angelegt wie bei den heutigen Strukturgrößen. Neben der sehr wichtigen Wärmeableitung ist bei Chip-Verdrahtungen vor allem eine hohe Beständigkeit gegen Elektromigrations-Effekte wichtig. Hohe Stromdichten führen in metallischen Leitern dazu, dass die Atome (in diesem Fall Kupfer) im Leiter beweglich werden. Dieser Materialtransport im Leiter muss unter allen Umständen unterbunden werden, da er früher oder später unweigerlich zum Ausfall der Leiterbahn führt.

Die Infineon-Forscher "quälten" die Kupfer-Nanoleitungen in ihren Versuchen mit hohen Stromdichten und Temperaturen. Mit standardisierten, international anerkannten Testmethoden hat Infineon eine Lebensdauer (unter normalen Betriebsbedingungen) von etwa 100 Jahren für diese Leiterbahnen ermittelt. Damit ist für Kupferleiterbahnen in den Chips, die in etwa 10 Jahren produziert werden, eine ähnliche Lebensdauer zu erwarten, wie in den heute gefertigten integrierten Schaltungen. In ihren Versuchen erzielten die Experten von Infineon in den 40-nm-Strukturen kurzzeitig Stromdichten von bis zu 100 Millionen Ampere pro Quadratzentimeter. Zum Vergleich: In einem gewöhnlichen Netzkabel mit einem Querschnitt von 1,5 Quadratmillimetern (zugelassen für maximal 16 Ampere) würde bei gleicher Stromdichte ein Strom von über einer Million Ampere fließen.

Reiner Schönrock | Media Relations
Weitere Informationen:
http://www.infineon.com

Weitere Berichte zu: Leiterbahn Nanometer Stromdichte Strukturgrößen Transistor

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Mehrkernprozessoren für Mobilität und Industrie 4.0
07.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Wenn das Handy heimlich zuhört: Abwehr ungewollten Audiotrackings durch akustische Cookies
07.12.2016 | Fachhochschule St. Pölten

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

08.12.2016 | Physik Astronomie

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungsnachrichten

Das Universum enthält weniger Materie als gedacht

07.12.2016 | Physik Astronomie