Erforschung von Schutzschichten kommt flott voran
Das vor etwa 50 Jahren formulierte Mooresche Gesetz besagt im Allgemeinen, dass sich die Zahl der Transistoren, die zu günstigen Kosten in einer integrierten Schaltung unterzubringen sind, ungefähr alle zwei Jahre verdoppeln wird. Dieses in die Zukunft schauende Gesetz hat sich als ziemlich wahr erwiesen, erreicht aber nun, da sich die Transistoren der Größenordnung von Atomen annähern, seine Grenzen, was ein Hindernis für die Weiterentwicklung innerhalb der Halbleiterindustrie darstellt. Dünne Schichten aus Nanomaterialien könnten hier eine Lösung sein, wenn es gelingt, deren Wachstum und Grenzflächenspannungen zu optimieren. Schutzoxide haben in diesem Bereich mehrere vorteilhafte Anwendungen und standen deshalb im Mittelpunkt des von EU geförderten Projekts "Nano-scale protective oxide films for semiconductor applications & beyond" (NANO-PROX). Einer der Haupteinsatzzwecke war die chemisch-mechanische Planarisierung (Chemical Mechanical Planarisation, CMP), ein von Halbleiterherstellern zum "Ebnen" eines makroskopisch flachen Siliziumwafers eingesetztes Verfahren. Die Erzeugung und Entfernung der Metalloxid-Dünnschichten ist für die Steuerung von Fehlerparametern und der daraus resultierenden Topografie wichtig. NANO-PROX konzentrierte darauf, aktuelle und zukünftige CMP-Anforderungen zu erfüllen. Nach der Zusammenstellung der Anlage für CMP und Oberflächenchemie wandten sich die Wissenschaftler zunächst den technischen Entwicklungen für Anwendungen in der Halbleiterindustrie zu. In Experimenten untersuchte man die Wirkung des Oxidationstyps und der Oxidationszeit auf die Oberflächeneigenschaften von Dünnschichten aus sowohl Wolfram als auch Germanium. Im zweiten Teil des Projekts wandten die Forscher den CMP-Prozess zur Erzeugung von selbstschützenden Metalloxid-Nanoschichten auf Titan für orthopädische Implantate an. Das Team beurteilte Zellanheftung und Infektionsresistenz. Eine weitere Fragestellung betrachtete CMP-induzierte Schutzschichten auf Heizelementen, die verstärkt vorbeugend gegen Korrosion und Kalkablagerungen wirken sollen. Zum Abschluss untersuchten die Wissenschaftler den Einsatz von Metalloxid-Nanoschichten auf Aluminium für Flugzeugkörper und Fahrwerk zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit. Der überwältigende Erfolg des Projekts kommt in der Vielfalt und Anzahl von Veröffentlichungen, Präsentationen, Patentanmeldungen und neuen Projekten zum Ausdruck, die es hervorgebrachte. Außerdem wurden acht Vertraulichkeitsvereinbarungen mit der Privatwirtschaft unterzeichnet. NANO-PROX hat zur gestärkten Wettbewerbsposition der EU im Bereich der CMP- und Metalloxiddünnschicht-Technologien beigetragen. Die Auswirkungen werden in vielen Sektoren, angefangen bei der Biomedizin bis hin zu Halbleitern für die Luft- und Raumfahrt, zu spüren sein, die in Zeiten von Wirtschaftskrisen für potenzielle Impulse für die EU-Ökonomie sorgen.
Schlüsselbegriffe
selbstschützend, dünne Schichten, Dünnschichten, Oxidschichten, Halbleiter, chemisch-mechanisches Planarisieren, chemisch-mechanisches Polieren
