Feinste Drähte aus der Ionenkanone

Je kleiner elektronische Schaltkreise werden, desto feiner müssen die Strom leitenden Drähte sein. Dresdner Forscher haben für die Verdrahtung mit millionstel Millimeter dünnen Verbindungen eine neue Methode entwickelt: Mit positiv geladenen Kobaltionen schießen sie auf eine beschichtete Siliziumoberfläche. Genau an Zielpunkten dieser Ionen können sie 10 bis 20 Nanometer feine Drähte wachsen lassen.

Dresden - Diese Technologie, die für die weitere Entwicklung der Nanoelektronik sehr interessant sein könnte, beschreiben sie im Fachblatt "Applied Physics Letters".

"Mit der Technik des fein gebündelten Ionenstrahls haben wir eine Art Nano-Werkzeug zur Verfügung, mit dem es mühelos gelingt, die Materialoberfläche bis in eine Tiefe von 50 Nanometern zu bearbeiten und in dieser Tiefe die Atome zu deponieren, in der sich später der Nano-Draht bildet", erklärt Lothar Bischoff vom Forschungszentrum Rossendorf die Methode. Sind die Kobaltionen einmal eingedrungen, dienen sie als Keimzelle für die Nanodrähte. Aus einer aufgedampften Kobaltschicht wandern dabei Atome in die Siliziumoberfläche hinein. Beide Elemente verbinden sich nach dem Aufheizen zu einem hauchfeinen Draht aus leitfähigem Kobaltsilizid.

Durch die Kombination mit einem Siliziumrohling ist diese Technik gut geeignet für die Halbleiterindustrie. Bisher werden elektrische Verbindungen zwischen den Schaltkreisen auf einem Chip mit Ätztechniken und Photolithografie hergestellt. Die Ionenkanone hat das Potenzial, deutlich kleinere Strukturen herzustellen. In ersten Versuchen konnten sogar Nanodrähte von einigen Mikrometern über das selbstorganisierende Verhalten der Kobalt- und Siliziumatome gebildet werden. Vor einer technischen Anwendung müsste das Verfahren jedoch so automatisiert werden, dass es für große Stückzahlen geeignet ist.

Bischoff sieht einen weiteren Vorteil der Ionenstrahl-Technik darin, dass in verschiedene Materialoberflächen Nano-Drähte aus unterschiedlichen Ionen-Sorten -- wie Gold oder Platin -- implantiert werden können. Hierfür ist langjähriges Know-How für den Einsatz von fein fokussierten Ionenstrahlen (im Fachjargon "Focussed Ion Beam", abgekürzt FIB) notwendig, das im Rossendorfer Forschungszentrum verfügbar ist.