Wiener Labor für fehlerfreie Mikroelektronik

Wien (pte021/15.01.2019/12:30) - In einem neuen Labor an der Technischen Universität Wien (TU Wien) http://tuwien.at wird die digitale Zukunft vorangetrieben. Die nach dem österreichischen Physiker und Mathematiker Christian Doppler benannte Forschungseinrichtung will mit neuen Methoden herausfinden, wie sich Fehlstellen im atomaren Bereich in elektronischen Bauteilen auswirken.

Atomare Defekte aufspüren

Ob ein Atom sich am falschen Ort niederlässt, ist in älteren elektronischen Bauteilen nicht ausschlaggebend. Sie sind so groß, dass sogenannte atomare Defekte keine oder nur geringe Auswirkungen haben. Doch Prozessoren, Speicherchips und andere Bauteile werden immer kleiner. Damit sie optimal funktionieren, muss jedes Atom an der richtigen Stelle sitzen. Das ist nicht leicht zu kontrollieren, denn selbst die stärksten Elektronenmikroskope können sie nicht sichtbar machen.

"Um diese so wichtigen Materialien noch besser zu machen, ist die Kooperation von Wissenschaft und innovativen Unternehmen im Christian-Doppler-Labor ideal", sagt Margarete Schramböck, österreichische Bundesministerin für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort, bei der Eröffnung des Labors am heutigen Dienstag. Die Industriepartner sind Infineon Technologies Austria, die ams AG und Global TCAD Solutions.

Experiment, Theorie, Simulation

Alle Halbleitermaterialien enthalten kleine Defekte. In den Kristallstrukturen tanzen einzelne Atome oft aus der Reihe und stören die regelmäßige Kristallstruktur, die für perfekt funktionierende Bauteile nötig ist. Auch an den Grenzflächen zwischen verschiedenen Werkstoffen können atomare Fehler entstehen. Das lässt sich bei noch so sorgfältiger Produktion nicht vollständig verhindern, sagt Michael Waltl vom Institut für Mikroelektronik der TU Wien, der das neue Labor leitet.

Eine neu entwickelte Methode steht den Forschern bereits zur Verfügung. Mit ihr gelingt es, einzelne Defekte in größeren Transistoren exakt zu messen, ohne die Struktur des Bauteils wesentlich zu verändern. Dazu werden sie mit zusätzlichen Kontakten versehen, in die Strom unterschiedlicher Spannungen eingespeist wird. Dessen Weg durch den Transistor lässt sich verfolgen. "Damit können wir gezielt austesten, wo sich die einzelnen Defekte befinden und wie sich Materialfehler auf die Funktionsweise der Bauelemente auswirken", so Waltl.

Aufwendige Computersimulationen sollen weitere Erkenntnisse über ausgebüxte Atome bringen. "Experiment, Theorie und Simulation greifen bei uns nahtlos ineinander", unterstreicht Waltl. "Das ist ein großer Pluspunkt in unserer Forschungsgruppe. Nachdem wir alle drei Bereiche im selben Labor vereinen, können wir viele Fragestellungen viel effizienter untersuchen als andere Forschungsgruppen."

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