Transistoren genau aufs Atom fühlen

Das Zentrum für Mikrostrukturforschung der Universität Hamburg beteiligt sich an einem europäischen Forschungsprojekt, das die Entwicklung elektronischer Bauelemente, wie Transistoren, auf Nanometerskala vorantreiben soll. Teilnehmer des von der EU geförderten Projektes sind elf Universitäten und Elektronikkonzerne aus sieben verschiedenen europäischen Ländern sowie Israel.

Transistoren bestehen aus Halbleitermaterialien, wie Silizium, die absichtlich mit Fremdatomen "verschmutzt" werden. Je nach "Verschmutzungsgrad", der Dotierung, haben sie unterschiedliche elektronische Eigenschaften. Diese Eigenschaften können bei sehr kleinen Transistoren schon durch wenige Fremdatome mehr oder weniger verändert werden. Je kleiner elektronische Bauelemente werden, desto schwerer ist es daher, die Dotierung der Halbleitermaterialien genau zu steuern und zu kontrollieren. Schon heute sind Transistoren auf Computerchips so klein, dass man sie mit herkömmlichen Lichtmikroskopen nicht mehr erkennen kann. Es bedarf daher der Mikroskopiemethoden aus der Nanotechnologie um die elektronischen Schaltungen heutiger und zukünftiger Computerchips genau unter die Lupe zu nehmen.

Die Aufgabe der Hamburger Arbeitsgruppe des Physikprofessors Roland Wiesendanger vom Zentrum für Mikrostrukturforschung ist, die Struktur und die Dotierung von Halbleitern möglichst aufs Atom genau zu bestimmen. Schon heute ist die Arbeitsgruppe mit sogenannten Rasterkapazitätsmikroskopen (SCM) in der Lage, die Halbleiterdotierung auf wenige Nanometer genau abzubilden. Im Rahmen des Projektes wird es darum gehen, noch kleinere Strukturen zu vermessen und das Verfahren soweit zu vereinfachen, dass es industriell einsetzbar ist.

Die anderen europäischen Forschungseinrichtungen arbeiten zu diesem Zweck an weiteren Messverfahren, wie Kelvinsondenkraftmikroskopie (KPFM), Rasterwiderstandsmikroskopie (SSRM) oder Elektronenholographie. Start des für drei Jahre angesetzten europäischen Forschungsprojektes war der 1. Oktober. Es trägt den Namen HERCULAS (High Resolution Electrical Characterization of ULSI and Advanced Semiconductor devices) und will einen Beitrag zur Stärkung der europäischen Halbleiterindustrie leisten.