Dichte-Rekord

Neue Methode soll noch kleinere Chips ermöglichen

Bild eines sogenannten Silizium-Wafers

(Bild: ©naka - stock.adobe.com)

Forschende in der Schweiz haben eine neue Methode entdeckt, um Mikrochips noch dichter mit Schaltkreisen zu bestücken. Mit ihren Erkenntnissen wollen sie helfen, die Miniaturisierung von Computerchips weiter voranzutreiben.

Die derzeit modernsten Mikrochips haben Leiterbahnen, die zwölf Nanometer voneinander entfernt sind. Mit ihrer neuen Technik erzeugten die Forschenden des Schweizer Paul Scherrer Instituts in Villigen Leiterbahnen, die fünf Nanometer auseinander liegen. Zur Vorstellung: Fünf Nanometer verhalten sich zur Dicke eines Haars wie etwa ein halber Zentimeter zur Länge eines Fußballfelds.

Fotolithografie weiterentwickelt
Entscheidend für die Verkleinerung und immer kompaktere Chips ist laut dem Forschungsinstitut das Licht, mit dem die Schaltkreise auf die Chips aufgetragen werden. Für die Herstellung von Mikrochips wird die sogenannte Fotolithografie verwendet: Auf einer dünnen Scheibe aus Silizium, den sogenannten Wafer, wird eine lichtempfindliche Schicht aufgetragen, der Fotolack. Mit Licht können auf den Fotolack Leiterbahnen gebrannt werden.

Im neuen Verfahren wird der Fotolack nicht wie normalerweise direkt mit extrem ultraviolettem Licht (EUV) bestrahlt, sondern stattdessen von zwei Spiegeln reflektiert. Bei dieser EUV-Spiegelinterferenzlithografie (MIL) werden zwei zueinander kohärente Strahlen von zwei identischen Spiegeln auf den Wafer reflektiert. Die Strahlen erzeugen daraufhin ein Interferenzmuster mit einem Muster, das sowohl von dem Winkel des einfallenden Lichts als auch dessen Wellenlänge abhängt.

Die Gruppe erreichte damit Auflösungen, also Abstände zwischen den Leiterbahnen, von fünf Nanometern – und zwar mit einer einzigen Belichtung. Die Leiterbahnen offenbarten im Elektronenmikroskop jeweils gute Kontraste mit scharfen Kanten, so das Institut. 

„Keine grundlegenden Grenzen“
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die EUV-Photonenlithografie extrem hohe Auflösungen erzeugen kann, was darauf hindeutet, dass es noch keine grundlegenden Grenzen gibt“, stellte Dimitrios Kazazis vom Labor für Röntgen­-Nanowissenschaften und Technologien fest. „Das ist wirklich aufregend, denn es erweitert den Horizont dessen, was wir für möglich halten, und kann auch neue Wege für die Forschung auf dem Gebiet der EUV-Lithografie und der Fotolackmaterialien eröffnen.“

Derzeit sei dieser Ansatz für die industrielle Chipproduktion uninteressant, da er im Vergleich zu industriellen Standards sehr langsam sei und nur einfache Strukturen statt eines Chipdesigns erzeugen könne, schrieb das PSI. Er biete jedoch eine Methode für die frühzeitige Entwicklung von Fotolacken, die für die künftige Chip-Produktion benötigt würden.