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Neuer Prozess macht Chip-Kupferverbindungen verlässlicher

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Beim Versuch, integrierte Schaltkreise noch leistungsfähiger zu machen, setzten die Chiphersteller vor allem auf die Miniaturisierung der enthaltenen Transistoren. Doch Performance-Hürden ergeben sich mittlerweile zunehmend auch durch die notwendige Verdrahtung aus Kupfer, die die Signale zwischen den einzelnen Prozessorbestandteilen leitet. Der Halbleiter-Ausrüster Applied Materials will das Problem nun mit einer neuartigen Produktionsmaschine angehen, die Kupfer mit weniger Defekten erzeugen soll, berichtet Technology Review in seiner Online-Ausgabe.

"Transistoren wurden mit der Verkleinerung immer besser, doch die Kupferbestandteile wurden immer schlechter", meint Robert Geer, Professor für Nanowissenschaften an der State University of New York in Albany. In aktuellen Chips stecken mittlerweile rund 100 Kilometer an Kupferdrähten. Das Fehlerpotenzial ist riesig. Wenn einer dieser Drähte nicht funktioniert, weil es zu einem Fehler in einer Schicht kam – was sich nur testen lässt, wenn der Chip auch fertig ist – landet das Produkt häufig im Ausschuss.

Applied Materials neue Produktionsmaschine namens Endura Amber soll Kupferverbindungen in einer Größe von unter 10 Nanometern herstellen können, ohne dass die Gesamtausbeute fällt. Der verwendete Prozess basiert auf dem Standardprozess der physikalischen Gasphasenabscheidung. Neu dabei ist, dass die Maschine den Chip vorher aufheizt, bevor das Kupfer aufgebracht wird. Sonst entstehende Bläschen sollen so vermieden werden.

Ein größeres Problem wird damit allerdings nicht gelöst – die Tatsache, dass dünnere Drähte weiterhin Performance-Probleme verursachen. Ideal wäre, ein anderes Metall zu finden, das selbst in sehr dünnen Drähten noch leitfähig bleibt und sich nicht so stark erhitzt wie Kupfer, meint Jonathan Candelaria von der Semiconductor Research Corporation, der an solchen Verfahren forscht. Dabei würden aktuell verschiedene Legierungen, Wolfram oder vielleicht auch Aluminium erwogen – Letzteres wurde vor dem Umschwung auf Kupfer in der Industrie bevorzugt.

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(bsc)