Siliziumgras: Nanokletten nicht nur für Chips

Nanonadeln aus Silizium verbinden Chips miteinander

Eine "Klettverschluss" auf Nanoebene zur Verbindung von Halbleiterchips haben Nachwuchswissenschaftler des Instituts für Mikro- und Nanotechnologien der TU Ilmenau entwickelt. Das Verfahren nutzt eine Nadelstruktur im Silizium, die ähnlich einem Klettverschluss funktioniert und entstand im Rahmen der Promotionsarbeit von Diplomingenieur Mike Stubenrauch.

Artikel veröffentlicht am 14. August 2006, 7:38 Uhr, Jens Ihlenfeld

Erzeugt wird die feine Struktur aus Siliziumnadeln durch Aufrauen der Oberfläche des Bauelements. Zu diesem Zweck wird das Silizium mit geladenen Teilchen so lange beschossen, bis lange, spitze Nadeln entstehen. Gegeneinander gedrückt sollen sich diese Nadeln ineinander verkeilen und den Bauteilen festen Halt geben.

Aufgrund der Ähnlichkeit zu einer Rasenstruktur sprechen die Wissenschaftler auch von Siliziumgras. Auf einem Quadratmillimeter Chipfläche stehen dabei bis zu 4 Millionen Nadeln, die maximal 20 Mikrometer lang und rund einen halben Mikrometer breit sind.

Im Experiment ließ sich die Funktionsfähigkeit der Technik den Forschern zufolge nachweisen. Die Verbindungsstellen seien flüssigkeitsdicht und sollen sich auch leicht gasdicht machen lassen. Daher sei die Technik nicht nur für die Chipproduktion interessant, sondern auch für Bereiche wie Biologie, Chemie und Medizin. Man habe bereits winzige Behältnisse für chemische oder biologische Reaktionen über eine Nadelstruktur verschließen können, in denen sich beispielsweise Zellen kultivieren lassen sollen.

Bisher werden die Bauteile miteinander verklebt, die Klettverschlüsse sollen aber ohne aufwändige Vorbereitung der Oberflächen und ohne hohe Temperaturen auskommen. Bis zu fünf Mal sollen sich die Klettverschlüsse bei jeder beliebigen Temperatur zusammengefügen und wieder lösen lassen.

Beschrieben wird die Siliziumgras-Technik im Journal of Micromechanics and Microengineering (Juni 2006, Bd. 16., S. 82 ff.) unter der Überschrift "Black silicon - new functionalities in microsystems".