Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Glatt gekupfert! Geebneter Weg zur Chipverdrahtung

22.06.2012
Kieler Physiker entdecken anomale Abscheidung von Kupfer

Einer Forschungsgruppe der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) gelang in Kooperation mit Wissenschaftlern der europäischen Synchrotronstrahlungsquelle (ESRF) in Grenoble, Frankreich, eine überraschende Entdeckung zum Wachstumsverhalten von Kupfer – einem wichtigen Bestandteil moderner elektronischer Bauelemente.


Grafische Darstellung des Wachstumsprozesses: Abgeschiedene Kupferatome bewegen sich auf der Oberfläche durch eine Schicht aus Chlorid.
Copyright: CAU, Grafik: J. Golks

Das von Professor Olaf Magnussen, Direktor am Institut für Experimentelle und Abgewandte Physik, geführte Team fand heraus, dass bei Abscheidung aus Lösung kleinste Zusätze von Chloridionen die Struktur der wachsenden Schicht und damit ihre Eigenschaften entscheidend beeinflussen.

Diese Ergebnisse, die gerade in der renommierten Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht wurden, werden Ingenieurinnen und Ingenieuren in der Halbleiterindustrie bei der Verbesserung von Hightech Beschichtungsprozessen in der Mikrochip-Produktion helfen.

Kupfer ist aufgrund seiner überlegenen elektrischen Eigenschaften das Material der Wahl, wenn es um die elektrische Verdrahtung in moderner Unterhaltungselektronik wie Handys oder Laptops geht. Die technische Herstellung der Kupferschichten auf Leiterplatten wie auch der ultrakleinen Verbindungen auf den Mikrochips selber geschieht in Lösung. Dabei werden Kupferionen über eine angelegte Spannung entladen.
In ihren Experimenten untersuchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit Hilfe der brillanten Röntgenstrahlung der ESRF, wie sich die Atome bei dieser elektrochemischen Abscheidung im Detail an die wachsende Oberfläche anlagern. Dabei beobachteten sie, dass die Kupferschichten mit steigender Spannung glatter aufwuchsen. „Dies war tatsächlich eine große Überraschung“, erklärt Magnussen. „Andere Metalle, wie zum Beispiel Gold, wachsen zu höheren Spannungen hin rauer auf und dies wird auch durch die derzeit vorherrschende Theorie so vorhergesagt.“

Letztendlich konnten die Forscher das anomale Verhalten von Kupfer mit der atomaren Anordnung in einer Schicht aus Chloridionen erklären, die sich auf der Oberfläche befindet. Abgeschiedene Kupferatome müssen sich auf der Oberfläche einen Weg durch diese Schicht bahnen und werden bei höheren Spannungen, bei denen das Chlorid schwächer gebunden ist, deutlich beweglicher.
Da der störungsfreie Betrieb von Mikrochips von qualitativ hochwertigen elektrischen Verbindungen abhängt, wird intensiv untersucht, wie das Wachstum besser kontrolliert und die Eigenschaften des abgeschiedenen Kupfers optimiert werden können. „Die Leute in der Industrie wissen seit langem, dass man etwas Chlorid in der Lösung haben muss, um gute Filme zu erhalten, aber niemand weiß wirklich warum“, betont Magnussen. Die neuen Ergebnisse könnten dieses Rätsel endlich lösen und helfen, die Herstellungsprozesse für Kupferverdrahtungen in der Halbleiterindustrie zu verbessern.

Die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel hat als Forschungsuniversität im Norden Deutschlands eine ausgewiesene internationale Expertise im Bereich Nanowissenschaften. Dazu gehört auch Forschung mit Synchrotronstrahlung. In einer Reihe von Forschungsverbünden, die durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert werden, entwickeln Kieler Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler neue Methoden und Instrumente. Die ESRF ist eine durch 19 Nationen geförderte europäische Forschungseinrichtung, die brillante Synchrotronstrahlung für innovative Forschung zur Verfügung stellt und nutzt.

Originalveröffentlichung:
F. Golks, J. Stettner, Y. Gründer, K. Krug, J. Zegenhagen, O.M. Magnussen: Anomalous potential dependence in homoepitaxial Cu(001) electrodeposition: an in situ surface x-ray diffraction study. Physcal Review Letters 2012, 108, 256101

Drei Abbildungen stehen zum Download bereit:

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2012/2012-182-1.jpg
Bildunterschrift: Grafische Darstellung des Wachstumsprozesses: Abgeschiedene Kupferatome bewegen sich auf der Oberfläche durch eine Schicht aus Chlorid.
Copyright: CAU, Grafik: J. Golks

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2012/2012-182-2.jpg
Bildunterschrift: Einbau der Kupferprobe in das Röntgenexperiment an der europäischen Synchrotronstrahlungsquelle ESRF.
Copyright: CAU, Foto: J. Stettner

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2012/2012-182-3.jpg
Bildunterschrift: Europäische Synchrotronstrahlungsquelle ESRF in Grenoble, Frankreich
Copyright: ESRF

Kontakt:
Prof. Dr. Olaf Magnussen
Tel. 0431/880-5579
E-Mail: magnussen@physik.uni-kiel.de

Dr. Boris Pawlowski | Uni Kiel
Weitere Informationen:
http://www.uni-kiel.de
http://www.uni-kiel.de/aktuell/pm/2012/2012-182-kupfer.shtml

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Proteintransport - Stau in der Zelle
24.03.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Neuartige Halbleiter-Membran-Laser
22.03.2017 | Universität Stuttgart

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise