Infineon lässt Carbon-Nano-Tubes wachsen

Nano-Forscher erzielen technischen Durchbruch für Chip-Industrie

Infineon Technologies ist nach eigenen Angaben auf dem Weg zur Massenproduktion eines möglichen Silizium-Nachfolgers für die Chip-Herstellung einen entscheidenden Schritt weiter. Erstmals ist es Forschern des Münchener Unternehmens gelungen, so genannte Carbon-Nano-Tubes - winzige Röhren auf Basis des chemischen Elements Kohlenstoff - an vordefinierten Stellen auf einem Trägermedium (Wafer mit 150 mm Durchmesser) wachsen zu lassen.

Carbon-Nano-Tubes zählen zur Familie der Fullerene, der reinsten Form des Kohlenstoffs. Im Wesentlichen existieren Fullerene in zwei Formen: Als kugelartige Gebilde, zum Beispiel aus 60 Kohlenstoffatomen bestehende "Fußbälle" mit geschlossener, polyedrischer Struktur, oder als nahtlose Röhren, deren Durchmesser zwischen 0,4 und 100 Nanometern (nm) bei einer Länge von bis zu einem Millimeter differieren kann.

Ihren Namen haben die Fullerene von Richard Buckminster Fuller (1895-1983), der sich als Architekt intensiv mit geometrischen Strukturen beschäftigte. Unter anderem entwarf er für den USA-Pavillon für die Weltausstellung 1967 in Montreal eine selbsttragende Kuppel aus Fünf- und Sechsecken, welche die Erdkrümmung berücksichtigte.

Robert F. Curl, Harold W. Kroto und Richard E. Smalley erhielten für die Entdeckung des Kohlenstoff-Fußballs (beziehungsweise des C60-Moleküls) 1996 den Nobelpreis für Chemie - und tauften ihre molekulare Errungenschaft auf Grund der Ähnlichkeit mit Buckminsters bekannter Kuppel-Konstruktion "Fullerene".

Für die Halbleiterindustrie warten die Kohlenstoff-Nanoröhren mit interessanten Eigenschaften auf, das dieses Material zum möglichen Nachfolger des heutigen Siliziums macht. Carbon-Nano-Tubes verfügen über eine extrem hohe Stromleitfähigkeit und ertragen Stromdichten, bei denen sich Kupfer schon längst im Schmelzungsprozess befinden würde. Darüber hinaus fließt der Strom durch die Nano-Röhren fast ohne jede Reibung - eine aufwendige Abführung von überschüssiger Hitze ist demnach nicht notwendig.

Lediglich an den Kontaktstellen zu anderen Materialien entwickeln sich erhöhte Temperaturen, die allerdings durch die bemerkenswerte Wärmeleitfähigkeit der Carbon-Nano-Tubes in den Griff zu bekommen sind, so Infineon. Besonders für die Produktion moderner Hochleistungs-Prozessoren sei das eine sehr interessante Aussicht, angesichts der immer aufwendigeren Kühlmechanismen für Computer-Prozessoren mit hohen Gigahertz-Taktungen.

Infineon Technologies rechnet damit, dass Carbon-Nano-Tubes frühestens 2005 erstmals in eigenen Chip-Entwicklungen zum Einsatz kommen. Dabei werden vor allem komplexe Logikbausteine, Mikrocontroller und Halbleiter für den Telekommunikations-Bereich von den Erfolgen der Nano-Forscher profitieren können.

Der nächste, logische Schritt wäre dann der Ersatz von Kupfer-Leiterbahnen durch die leitungsfähigen Kohlenstoff-Röhren auf normalen Chips, was sich vor allem in wesentlich höheren Taktraten und Leistungsdaten widerspiegeln werde. Langfristig stellen sich die Forscher von Infineon darauf ein, dass die Nano-Tubes das verhältnismäßige teure Silizium als Substrat in der Halbleitertechnik ablösen wird.