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

2 Die Entwicklung der Speichertechnologie
CMOS der Schlüsselbegriff der letzten Jahrzehnte im Bereich Speichertechnologie. Die
Technologie der Complementary Metal Oxide Semiconductors begann im Jahr 1945
mit der Realisierung des ersten Transistors durch die Wissenschaftler William
Shockley, John Bardeen und Walter Brattain [1]. Schnell wurden nachfolgende Modelle
entwickelt, sodass im Jahr 1971 der erste integrierte Schaltkreis (IC) mit 2300
Transistoren von der Firma Intel kommerziell und in Serie gefertigt wurde. Der Boom
der Halbleiterindustrie begann und mit ihm die Verfolgung der Gesetzmäßigkeiten von
Gordon Earl Moore.
2.1 Die Halbleitertechnologie
Gordon E. Moore formulierte 1965 die erste Fassung des Mooreschen Gesetzes,
welches eine jährliche Verdopplung der Komplexität integrierter Schaltkreise
beschrieb [2]. Die Komplexität definierte er als Anzahl der Schaltkreiskomponenten pro
Computerchip. 1975 korrigierte Moore seine erste Aussage und sprach auf dem
„International Electron Device Meeting“ von einer zweijährlichen Verdopplung der
Komplexität [3]. Nach heutiger Vorstellung wird das Mooresche Gesetz ausgelegt als
achtzehnmonatige Verdopplung der Anzahl an Transistoren pro Chip und gilt eher als
eine Faustregel als ein wissenschaftliches Naturgesetz.
Die Jahrzehnte währende Verdichtung der Speicherintegration brachte vor allem eine
stetig wachsende Komplexität der Herstellungsprozesse von Computerchips mit sich. Es
wurden Technologien entwickelt und jährlich verbessert, sodass heutzutage
Strukturgrößen von bis zu 45 nm erreicht werden, womit integrierte Schaltkreise mit
einer Anzahl von einer Milliarde Transistoren kommerziell gefertigt werden können [4].
Die Herstellungsprozesse derartig hochintegrierter Bauelemente finden in absolut
partikelfreier Umgebung, in Reinräumen statt. Es wird eine Vielzahl an Prozessschritten
benötigt, um aus einer Siliziumscheibe (Wafer) einen Prozessor oder einen Speicher zu
generieren. Dabei werden hauptsächlich Strukturierungs-, Übertragungs- und
Abscheideverfahren eingesetzt. Die laterale Auflösung der zu realisierenden
Transistoren wird dabei maßgeblich von der Güte des verwendeten Lithographie-
Prozesses bestimmt [5]. Die Weiterentwicklung der Lithographieverfahren ist somit die
Schlüsselaufgabe der Halbleiterindustrie, um die Gesetzmäßigkeit von Gordon E.
Moore einzuhalten.
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