EXOTISCHE MATERIALEN

Bij de fabricage van silicium chips staan de laatste jaren exotische materialen en oxydes volop in de belangstelling. Een voorbeeld is het gebruik van nieuwe isolerende materialen in stuurelektrodes van transistoren op chips. Deze elektronenkranen bestaan uit metalen elektrodes die met een dun laagje kwarts gescheiden zijn van het onderliggende silicium. Door de spanning op de elektrode te variëren stromen er wel of geen elektronen door het onderliggende silicium.

Terwijl de kleinste laterale details op commerciële chips momenteel zo'n 180 nanometer (een vijfhonderdste haardikte) bedragen, liggen de laagdiktes van het kwarts onder de stuurelektrode rond de 4 nanometer, bij elkaar een dekentje van 25 lagen silicium en zuurstofatomen. Hoe dunner dit kwartsfilmpje, hoe sneller een transistor kan reageren – op snelle chips een half miljard maal per seconde.

Voor snellere chips moet dat nog dunner, met alle kans op doorslag. En als een van de transistoren op een ic het begeeft, dan is het hele circuit naar de knoppen. Daarom zoekt men naar nieuwe materialen die snel schakelen wel mogelijk maken, maar die minder kans geven op doorslag. Nieuwe complexe oxydes zijn daarvoor kandidaat, maar het opbrengen daarvan moet wel zeer goed te controleren zijn. ``Chipfabrikanten zullen over drie tot vier jaar met nieuwe oxydes in proefproductie gaan'', verwacht dr.ir. Ernst Granneman van ASM International, het Bilthovense bedrijf dat gespecialiseerd is in apparatuur voor het aanbrengen van zeer dunne lagen in de chipproductie. ``Eerst zijn eenvoudige materialen zoals zirkoniumoxyde aan de beurt. Het gebruik van complexe oxydes is nog zeer ver weg. Ik verwacht dat ze eerst in geheugenchips zullen doorbreken als isolatiemateriaal in condensatorstructuren.''