Noch schneller bei weniger Stromverbrauch: Transistor mit neuer Technologie

Ob Handy oder PDA, alles soll in der mobilen Gesellschaft möglichst in die Hosentasche passen. Auch Bauelemente wie Mikrochips müssen deshalb schrumpfen. Irgendwann ist jedoch nach Moores Gesetzen die Grenze der physikalischen Möglichkeiten erreicht. Neue Wege müssen beschritten werden, um den Bedürfnissen von Konsumenten und Industrie nachzukommen.

IBM hat aus diesem Grund den ersten Transistor entwickelt, bei dem gestrecktes Silizium direkt auf der Isolationsschicht verwendet wird (SSDOI – strained silicon directly on insulator). Hierbei wurden Herstellungsschwierigkeiten bei den herkömmlichen Verfahrenswegen umgangen.

Die neue Technologie ermöglicht einen schnelleren Elektronenfluss und eine bessere Materialverarbeitung bei der Chipherstellung. Zudem verbessert sich die CMOS-Leistung, indem die Beweglichkeit der positiven Ladung (bzw. der „Löcher“ als Gegenpart zu den negativen Elektronen) auf dem Chip optimiert wird. Die Leistung steigt damit um 40 bis 65 Prozent bei nur geringfügig höheren Herstellungskosten.

Herstellung der SSDOI-Strukturen: Zuerst wird schichtweise gestrecktes Silizium auf eine entspannte Silizium-Germanium-Schicht aufgebracht. Obenauf befindet sich zudem eine Oxid-Schicht. Anschließend wird der Silizium-Germanium-Schicht Wasserstoff zugeführt, der Wafer wird umgedreht und mit einem Trägermaterial verbunden. Durch hohe Temperaturen wird der Großteil des ursprünglichen Wafers abgespalten, so dass nur noch das gestreckte Silizium und die Silizium-Germanium-Schicht auf der Oxid-Schicht bleiben. Das Silizium-Germanium wird entfernt, so dass im Anschluss die Transistoren auf dem verbleibenden ultradünnen gestreckten Silizium gefertigt werden.