Antimaterie-Mikroskop sucht Defekte auf Silizium-Chips

1. August 2001, 11:19
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Münchener Forscher nutzen Positronen statt Elektronen

München - Deutsche Forscher der Bundeswehr-Universität in München nutzen Antimaterie, um die Empfindlichkeit von hochauflösenden Mikroskopen zu erhöhen. Die feinen Strukturen von Oberflächen werden dabei nicht mit Elektronen, sondern mit deren Antiteilchen, den Positronen untersucht. Besonders kleine Fehlstellen in Silizium-Scheiben ließen sich besser finden und analysieren, berichten die Forscher im Fachblatt "Physical Review Letters".

"Positronen können Defekte im Verhältnis von eins zu einer Million entdecken. Keine andere Methode ist so empfindlich", beschreibt Physiker Werner Triftshäuser, der das Raster-Positronen-Mikroskop (SPM-Scanning Positron-Microscope) mit Kollegen entwickelt hat. Der Grund für diese hohe Empfindlichkeit liegt in der positiven – dem Elektron entgegengesetzten - Ladung des Positrons. Fehlt in einer Oberfläche einer Silizium-Scheibe ein positiv geladener Atomkern, werden die Positronen gerade zu diesem Punkt der Fehlstelle angezogen. Da hier auch die Dichte der negativ geladenen Elektronen geringer ist, überlebt das Positron eine längere Zeit, bevor es sich mit seinem Elektron-Antiteilchen verbindet und sich beide in einem Lichtblitz auslöschen. Diese Zeitmessung zwischen Start des Positrons und der so genannten Annihilation erlaubt eine genaue Ortung der Defektstelle.

Das SPM könne laut Triftshäuser sogar die genaue Beschaffenheit des Defektes offenbaren, da die exakte Überlebenszeit von der Art der Fehlstelle abhänge. Keine andere Technik leiste dieses. "Diese Lebenszeit des Positrons kann einem Informationen über Defekte in der Größenordnung eines Zehntel Nanometers (Milliardstel Meter) geben", beurteilt Yanching Jean von der University of Missouri diese Arbeit seiner deutschen Kollegen. Elektronen lieferten nur eine Empfindlichkeit von einem Mikrometer (Millionstel Meter). Besonders für die Chip-Industrie könnte diese neue Technik von großer Bedeutung sein. Denn je kleiner und dichter Computer-Chips auf Silizium-Basis werden, desto besser müssten die Defekte auf der Oberfläche kontrolliert werden. (pte)

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