Chips erbauen sich selbst

Die fortschreitende Minia-­­turisierung bei integrierten Schaltkreisen mit Strukturbreiten im Nanometerbereich bringt die vorhandenen, auf Fotolithographie basierenden Fertigungsprozesse immer näher an ihre Grenzen. Eine Methode, um diese Grenzen zu sprengen, sind Moleküle, die sich selber in präzisen Strukturen anordnen können. Zwar sind diese sogenannten Block-Copolymere schon seit Jahren bekannt, allerdings funktioniert die autonome Anordnung nur auf sehr kleinen Flächen zuverlässig.

Nun haben Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) um Karl Berggren aber eine Möglichkeit gefunden, um die konventionellen Chip-Fertigungsmethoden mit der Selbstausrichtung zu kombinieren. Dabei wird mit der Fotolithographie eine grobe Struktur vorgegeben, die die Moleküle dann als eine Art Anker oder Pfeiler zur Selbstausrichtung und zum Füllen der Zwischenräume verwenden können. Während ohne die Anker nur Durcheinander entsteht, bilden die Block-Copolymere um die Anker säuberlich ausgerichtete Struktur. Indem man die Verteilung der Pfeiler an der gewünschten Endstruktur ausrichtet, können gemäss den Forschern konsistent defektfreie Nanostrukturen gebildet werden.


Die Moleküle selber bestehen aus einem Paar Polymer-Ketten, die miteinander verbunden sind, sich dank chemischer Unterschiede vergleichbar mit Öl und Wasser aber nicht verbinden. Indem die Länge der Polymer-Ketten variiert wird, können die Strukturbreiten vergrössert respektive verkleinert werden.

Als Hauptanwendungsgebiet für die selbstausrichtenden Strukturen sehen die Forscher magnetischen Massenspeicher, also Festplatten. Sie rechnen damit, dass eine Anwendung in diesem Bereich innerhalb der nächsten ein bis zwei Jahre getestet werden könnte. Das eigentliche Ziel ist aber, komplette Mikrochips auf diese Weise zu konstruieren.