[ vorherige ][ nächste ][ Übersicht Pressemitteilungen ]

Mit neuer Ionenstrahlanlage Chips noch 1000fach staerker



Bochum, 29.01.1997
Nr. 25

Wie Chips 1000fach leistungsfaehiger werden
RUB-Nanoelektroniker schreiben nun mit Ionen 
Ionenstrahlanlage: Bedeutende Investition in die Zukunft


Das in der Geschichte der RUB teuerste Grossgeraet fuer eine
Berufungszusage eines Wissenschaftlers ist vor wenigen Tagen nach
Bochum geliefert worden: Eine ca. 3 Mio DM (184.000.000 Yen)
wertvolle Ionenstrahlanlage der Firma EIKO-Engineering Ltd, Japan.
Mit diesem Geraet kann nun Prof. Dr. Andreas Wieck (Angewandte
Experimentalphysik, Fakultaet fuer Physik und Astronomie der RUB)
Chips in Nanometerbereich (1 nm = 1 Milliardstel Meter) entwerfen
und verwirklichen. 

Umweltfreundlich Atome einzeln anordnen

Der Clou dieses neuen Verfahrens: Bei der physikalischen Anordnung
der einzelnen Atome verzichten die Wissenschaftler voellig auf
chemische Mittel. Die zukuenftige Chipgeneration wird dadurch nicht
nur wesentlich leistungsstaerker sondern ihre Herstellung auch noch
umweltfreundlicher. Die Installation der Anlage erfolgt in den
naechsten 2 Monaten durch die Firma EIKO. Danach ist an der RUB ein
Geraet installiert, das in dieser Konfiguration einmalig ist. 

Einsatzmoeglichkeiten

Schwerpunkt fuer den Einsatz des Geraets ist die Strukturierung von
Festkoerpern durch fokussierte Ionenstrahlen (Focused Ion Beam
„FIB“) mit einem Fokusdurchmesser von 30 nm (Deposition,
Implantation, Amorphisierung, Sputtern) zur Herstellung
elektronischer und mechanischer Bauelemente, neuartiger Materialien
sowie die Untersuchung geeigneter Ionenquellen. 

Elektronische Bauelemente

•   Durch direktes Schreiben mit fokussierten Ionenstrahlen koennen
    laterale Dotierungsstrukturen mit Nanometer-Abmessungen in
    ebenso duennen Schichten hergestellt werden. Diese koennen so
    angeordnet werden, dass lateral steuerbare Kanaele erzeugt
    werden, die einen sog. In-Plane-Gate (IPG) Feldeffekt Transistor
    bilden. Dies kann auf durch Molekularstrahl-Epitaxie (Molecular
    Beam Epitaxy „MBE“) hergestellten Kristallschichten, die durch
    geeignete Dotierung zweidimensionale Ladungstraegerschichten
    enthalten, durchgefuehrt werden. Ebenso werden IPG-Transistoren
    auch in homogen implantiertem Silizium hergestellt. Erste
    Bauelemente sind patentiert und werden zur Zeit auf ihre
    industrielle Verwertbarkeit ueberprueft. Diese neue Technik
    erlaubt es, die genannten Halbleiter-Bauelemente mit einem
    Minimum und auf lange Sicht ganz ohne chemische Methoden
    herzustellen. Der dabei realisierte Verzicht auf Chemikalien und
    ihre Entsorgungsprodukte stellt einen grossen Fortschritt in der
    Umwelttechnologie dar.

Mechanische Bauelemente

•   Bei hoeheren Strahlendosen kann mit dem Ionenstrahl Material auf
    einer Nanometerskala abgetragen werden. Auf speziellen
    MBE-Schichten werden zur Zeit die Grundlagen zur Herstellung
    mechanischer Bauelemente mit Nanometerabmessungen untersucht.
    Diese Untersuchungen sollen die Grundlage fuer sensorische
    Systeme bilden, bei denen mechanische Komponenten und
    elektronischen Bauelemente auf dem gleichen Wafer im gleichen
    Arbeitsgang hergestellt werden. 

Materialmodifikationen

•   Mit dem fokussierten Ionenstrahl koennen z.B. in Glaesern und in
    Plexiglas (PMMA) gezielt lokale AEnderungen des Brechungsindizes
    induziert werden. So koennen z.B. mikroskopische Gitter und
    Weichen fuer integrierte optische Bauelemente im
    Submikrometerbereich praepariert werden.

Oberflaechendekoration und UEberwachsen

•   Laterales Kondensationskeimschreiben mit FIB wird ausgenutzt, um
    bei einer nachfolgenden MBE intentionelle
    Oberflaechenverteilungen von einzelnen Atomen zu erreichen.

Supraleitung

•   Mit Ionensorten, die auch bei tiefen Temperaturen zu
    normalleitenden Bereichen fuehren, koennen in klassische und Hoch
    Tc-Supraleiter „weak links“ geschrieben und so supraleitende
    Quanteninterferometer durch direktes FIB- Implantieren erzeugt
    werden.

Angebote fuer die Praxis

Angeboten wird der Einsatz der fokussierten Ionenstrahlanlage zur
Strukturierung beliebiger, ultrahochvakuum-kompatibler Festkoerper.
Als Ionensorten kommen vorwiegend Metalle wie Ga, Au, In, Be, aber
auch Si in Frage. Quellen von Alkalimetallen, Halogeniden und
einfacher Molekuele sind in Vorbereitung. Durch ein eingebautes
Massenfilter koennen isotopenreine Elemente implantiert werden.

Technische Beschreibung

Ionenquellen:			Fluessigmetallquellen: Ga, Au, In, Be, 				Si, etc.
Beschleunigungsspannung:	max. 100 kV
Massenfilter-Aufloesung 	Dm/m= 2%
Fokusdurchmesser:		< 30 nm
Ablenkbereich: 			max. ± 0,5 mm
Probentischpositionierung:	100´100 mm ±2 nm (4 Zoll)
Elektronenmikroskop:		zentriert zum Ionenstrahl, Aufloesung 				besser
als 20nm 
Experimentierraum: 		3 Kammer UHV - System


Weitere Informationen 

Prof. Dr. Andreas Wieck, Ruhr-Universitaet Bochum, Institut fuer
Experimentalphysik, Angewandte Festkoerperphysik,
Universitaetsstrasse 150, Gebaeude NB 03/58, 44780 Bochum, Telefon:
0234-700-3604/6726, Telefax: 0234/7094-380, email:
Andreas.Wieck@rz.ruhr-uni-bochum.de