Entwicklung einer Nanotechnologie-Plattform für die ... - JuSER

1 Einleitung
Die Datenspeicherentwicklung der letzten Jahrzehnte war durch die stetig zunehmende
Miniaturisierung von Halbleiterbauelementen geprägt. Der wachsende Anspruch an die
Herstellungstechnologie zur Realisierung von Strukturen bis in den sub-100 nm-Bereich
trieb die Entwicklung neuartiger Strukturierungsverfahren voran. Dabei war und ist das
Auflösungsvermögen von Lithographieprozessen, welche zur Definition lateraler
Strukturgrößen eingesetzt werden, von großer Bedeutung.
Die Steigerung der Performance optischer Lithographieverfahren wurde maßgeblich
durch die Weiterentwicklung von Lichtquellen und optischen Systemen bestimmt.
Komplexe Linsen- und Spiegelanordnungen sowie die Verwendung
monochromatischen Lichts machen es heutzutage möglich, Transistoren mit Gatelängen
von 45 nm kommerziell zu fertigen. Doch bringen jene hochkomplexen
Lithographieverfahren zugleich enorme Kosten mit sich, welche auch bei der
Weiterentwicklung optischer Systeme eher steigen. Abhilfe können alternative
Strukturierungsmethoden schaffen.
Die Nanoimprint-Lithographie, ein Stempelverfahren, in welchem durch mechanische
Deformation von speziellen Lacken eine Strukturübertragung auf den Substrat-Wafer
stattfindet, wird oft als Prinzip der Zukunft angesehen. Das Potential der Herstellung
von Strukturen im sub-10 nm-Bereich mit hohem Durchsatz und vor allem der
wirtschaftliche Vorteil gegenüber optischen Verfahren – es werden keine komplexen
Linsen oder ähnliches benötigt – verschaffen der Nanoimprint-Lithographie ihre enorme
Attraktivität.
Neben dem Vorantreiben der Herstellungstechnologien bildet die Weiterentwicklung
von Speichermaterialien und -konzepten eine wesentliche Säule gegenwärtiger
Forschungsaktivitäten. Dabei ist nicht nur die Erweiterung CMOS-basierter
Architekturen, sondern gleichermaßen die Realisierung neuartiger Speicherkonzepte,
welche auf anderen, physikalischen Prinzipien beruhen, von großem Interesse.
Derzeitige Speicherbauteile, die auf DRAM- oder Flash-Technologie basieren, stoßen
mit fortschreitender Miniaturisierung an ihre physikalischen Grenzen. Die Entwicklung
gut skalierbarer resistiver Speicher, kurz RRAM, gewinnt damit zunehmend an
Bedeutung. Der Kern des RRAM besteht aus einem Material, welches zwischen zwei
nichtflüchtigen Widerstandszuständen durch das Anlegen elektrischer Spannungen
(resistiv) geschaltet werden kann. Diesen Widerstandszuständen werden die logischen
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