Selbstbau und Fehlertoleranz

Als Jahr der Innovationen wird 2003 nicht in die IT-Geschichte eingehen. Einzig die Halbleiterhersteller scheinen mit dem Gesetz von Moore als Leitfaden den bisher üblichen Fortschrittsfahrplan einigermassen weiter einzuhalten. IBM hat zum Jahresabschluss eine Technik vorgestellt, mit der sich Transistoren im Nanometerbereich selbständig auf einem Wafer erzeugen lassen. Die europäische STMicroelectronics wiederum hat ein Verfahren entwickelt, mit dem sich sogenannte "soft errors", die durch kosmische Strahlung oder die natürliche Umgebungsradioaktivität ausgelöst werden, verhindert werden können.

Im Bereich von wenigen Nanometern (Milliardstel Meter) kommen die herkömmlichen Photolithographietechniken, mit denen die funktionalen Strukturen in Halbleiter geätzt werden, an ihre physikalischen Grenzen. Am Thomas-J.-Watson-Forschungszentrum im US-Bundesstaat New York hat IBM nun eine Methode entwickelt, mit der sich eine Maske nicht photolithographisch, sondern mittels Selbstorganisation von Molekülen erzeugen lässt. Das Resultat: Ein Flash-Memory-Chip, dessen einzelne Bauteile nur 20 Nanometer messen.

Um die Nanostrukturen auf dem Wafer zu erzeugen, verwendet IBM ein Gemisch aus zwei organischen Polymeren. Eines der kettenartigen Moleküle, Polystyren, bildet dabei die Matrix, in der sich Polymethylmethacrylat (PMMA) als zweites Molekül automatisch in regelmässigen hexagonalen Zylindern anordnet. Mit einem Lösungsmittel lassen sich dann die PMMA-Zylinder wegwaschen, wodurch eine regelmässige Lochstruktur frei wird, in die amorphes Silizium abgelagert werden kann.

Einem anderen Problem der in immer kleinere Dimensionen vorstossenden Halbleiterherstellung will ein Verfahren von STMicroelectronics beikommen. Je kleiner die Strukturelemente werden, umso anfälliger werden sie für die natürliche radioaktive und kosmische Strahlung, die die elektronisch gespeicherte Information verändern und damit zu Fehlfunktionen führen können. Heutige Speicherchips umgehen das Problem, indem sie platzraubende Fehlerkorrektur-Schaltkreise einbauen. STMicroelectronics pflanzt nun auf die Speicherbausteine Kapazitoren auf, die als zusätzlicher Ladungsschutz auf den Transistoren sitzen. Von Bedeutung wird dieser Schutz nach Ansicht von STMicroelectronics, wenn künftig immer mehr Rechnerkomponenten als so genanntes System-on-a-Chip auf einem einzigen Halbleiterstück zusammengefasst werden. Zudem sind Komponenten, die in der Raumfahrt oder in Flugzeugen eingesetzt werden, der kosmischen Hintergrundstrahlung besonders ausgesetzt.