Schrumpfende Speicher

  • 29. January 2004



Physik Journal – Die kleinste Zelle eines nichtflüchtigen Flash-Speichers misst heute rund 120 Nanometer. Bei einem Prototyp genügen Strukturen von 20 Nanometern.

Ohne Stromzufuhr merken sich nichtflüchtige Flash-Speicher hunderte von Bildern oder Straßenkarten von ganzen Ländern. Kathryn Guarini, Wissenschaftlerin am IBM Watson Forschungszentrum in Yorktown Heights, will die Abmessungen dieser handlichen Massenspeicher weiter schrumpfen lassen. Während heute die kleinste Zelle eines Flash-Speichers rund 120 Nanometer misst, erreichten Guarini und ihre Kollegen in ihrem Prototyp mit Nanokristallen aus Silizium bereits 20 Nanometer. Damit ließen sich beispielsweise Karten im Compact-Flash-Format mit weit über zehn Gigabytes Daten beschreiben.

Da mit der konventionellen Photolithografie die Größe der Schaltkreise durch die Wellenlänge des Lichts begrenzt wird, nutzten die IBM-Forscher die selbstordnenden Eigenschaften von Polymer-Ketten. Mit einer Mischung aus Polystyrol und Polymethylmethacrylat gelang es ihnen, eine Matrix für eine extrem feine Strukturierung einer Siliziumoxid-Oberfläche herzustellen. Sie nutzen dabei aus, dass sich die Kunststoffmoleküle unter bestimmten chemischen Randbedingungen von alleine zu der Nanometer-genauen Vorlage anordnen. Über einen Ätzprozess – analog zur klassischen Chip-Herstellung – konnten die Wissenschaftler darauf in Halbleiter-Rohlinge Strukturen aus winzigen Silizium-Kristallen von nur 20 Nanometer Größe bannen.

Gerade durch die Kombination der zukunftsweisenden Selbstorganisation von Polymer-Molekülen mit den Standard-Produktionsprozessen der Halbleiterindustrie scheint eine schnelle Umsetzung für die Massenfertigung möglich. Flash-Speicher auf der Basis von Nanokristallen könnten sogar die bisher unzureichende Langzeitstabilität dieser nichtflüchtigen Datenträger verbessern helfen. Denn Lücken in der elektrischen Isolierung müssen durch die kleinen Dimensionen der einzelnen Speicherzellen nicht mehr zum kompletten Abfluss der auf dem so genannten Floating-Gate der Flash-Zelle gespeicherten Ladung führen.

Jan Oliver Löfken

Quelle: Physik Journal, Februar 2004

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