21.11.2003

Goldnitrid für die Mikroelektronik

Physik Journal - Umweltfreundliche Goldnitrid-Schichten waren bislang nur sehr aufwändig herzustellen. Ein neues Verfahren ist einfach und kostengünstig.

Goldnitrid für die Mikroelektronik

Hervorragende Leitfähigkeit und chemische Stabilität: Diese hohen Anforderungen erfüllen in der Mikroelektronik feine Kontakte auf der Basis von Gold. Wird das weiche Edelmetall bisher mit Zusätzen von Nickel, Kobalt, Eisen oder Arsen gehärtet, so lässt sich dieses Ziel nun umweltfreundlicher und günstiger mit Stickstoff erreichen. Britische und schwedische Physiker entwickelten jüngst eine einfache Methode, gut leitende Goldnitrid-Schichten kostengünstig im Industriemaßstab herzustellen.

Mit Energien von 0,5–2 keV schossen Lidija Siller von der University of Newcastle und Kollegen von den Universitäten in Durhaund Göteborg Stickstoffionen auf hochreine Goldkristalle und -folien. In diesem Ionenstrahl wurde reines Stickstoffgas mitgerissen. Trifft dieses Ionen-Molekül-Gemisch im Ultrahochvakuum auf die Goldprobe, gehen die reaktiven Stickstoff-Ionen eine Bindung mit dem Edelmetall ein und bilden stabiles und hartes Goldnitrid. Photoemissionsspektren der Proben belegten den erfolgreichen Einbau von Stickstoff. Zusätzlich wird der neutrale, molekulare Stickstoff wahrscheinlich in winzigen Blasen unterhalb der Goldnitrid-Oberfläche eingeschlossen.

Die Grundlage für dieses harte und günstige Kontaktmaterial für die Mikroelektronik legten Siller und Kollegen bereits vor rund zwei Jahren. Erstmals nach jahrzehntelanger Forschung gelang ihnen damals die bis dato unerreichte Synthese von Goldnitrid mit dem Beschuss von Stickstoff-Ionen auf reine Goldproben. Die neuen Experimente lassen die Forscher nun annehmen, dass ihr Verfahren leicht an industrielle Anwendungen angepasst werden könnte. So sicherten sie sich bereits ein Patent und sind optimistisch, dass damit Stickstoff bald die heute verwendeten, jedoch giftigen „Goldhärter“ wie Kobalt oder Arsen ersetzen könnten.

Jan Oliver Löfken

Quelle: Physik Journal, Dezember 2003

Weitere Infos:

  • S. Krishnamurthy et al., erscheint in Phys. Rev. B  
  • L. Siller et al., Surface Science 513, 78 (2002).

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