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Nanoelektronik

Ein Chip in seiner ganzen Schönheit

Winzige Schaltkreise werden bisher mit Elektronen- und Ionenstrahlen abgebildet. Nun erproben Forscher den Einsatz von Röntgenstrahlung. Sie soll einen wichtigen Vorteil bringen.
Rekonstruktion eines Mikrochips

Schweizer Wissenschaftler haben ein Verfahren erprobt, mit dem sie selbst winzige Schaltkreise detailgetreu abbilden können. Mit der so genannten Röntgen-Ptychografie lassen sich dreidimensionale, extrem hochauflösende Bilder von Mikrochips anfertigen, berichtet das Team um Mirko Holler vom Paul Scherrer Institut (PSI) in Villigen im Fachmagazin "Nature". Dazu durchleuchteten die Forscher das abzubildende Bauteil von allen Seiten mit Röntgenstrahlung und fingen dieses Licht mit einem Detektor auf. Anschließend speisten sie die so gewonnenen Daten in eine Computersoftware ein, die anschließend eine dreidimensionale Rekonstruktion des Chips anfertigte.

3-D-Rekonstruktion eines Mikrochips
3-D-Rekonstruktion eines Mikrochips | Die Rekonstruktion eines Intel-Mikrochips, die Forschern am Paul-Scherrer-Institut gelang. Bei dem gelben Material handelt es sich um Kupferleitungen, die einzelne Transistoren verbinden. Jede von ihnen ist lediglich 45 Nanometer (millionstel Millimeter) dick. Einzelne Leitungen haben die Forscher zur Illustration eingefärbt.

Mit der Technik erreichten die Schweizer Wissenschaftler eine räumliche Auflösung von bis zu 14,6 Nanometern. Letztlich wollen sie damit ein Problem der Nanoelektronik lösen: Die Disziplin nutze bisher vor allem Bildgebungsverfahren, bei denen Mikrochips mit Elektronen oder Ionen beschossen werden; doch das beschädigt die winzigen Schaltkreise leicht, schreiben die Autoren. Man habe daher mittlerweile einen Punkt erreicht, an dem moderne Geräte praktisch nicht mehr begutachtet werden können, ohne dass sie dabei zerstört werden. Das erschwere die Qualitätskontrolle bei der Fertigung.

Röntgenstrahlung, wie sie das SLS-Synchrotron am PSI aussendet, soll verträglicher für winzige Schaltkreise sein. Jedenfalls konnten die Wissenschaftler die Technik an zwei Mikrochip-Stücken erproben, deren Schaltkreise das Prozedere auch gut überstanden haben sollen. Zunächst rekonstruierten die Forscher die Struktur eines Siliziumchips, der am PSI entworfen wurde und dessen Design den Forschern daher bekannt war. Ihr Verfahren funktionierte aber auch für ein Teil eines handelsüblichen Pentium-Prozessors vom Typ G3260, dessen bis zu 22 Nanometer kleine Details die Forscher vor ihrer Analyse nicht kannten.

Das Verfahren sei allerdings noch recht langsam, wenn größere Flächen gescannt und rekonstruiert werden sollen, räumt das Team ein. Für eine fünf mal fünf Mikrometer große Fläche benötigten die Wissenschaftler noch knapp eine Minute. Erst mit Synchrotrons der nächsten Generation und verbesserten Bauteilen könnte ihr Verfahren schnell genug werden, um in der Industrie Anwendung zu finden.

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