(MOCVD) oxidischer Dönnschich ten aus dem Materialsystem Barium

4 1 Einleitung
1.2 Stand der Kenntnis
Hoch-�-Dielektrika weisen in Entkopplungskondensatoren auf LSI 6 -Chips ein großes
Marktpotenzial auf. Digitalschaltungen benötigen innerhalb eines Taktzyklus hohe
Spitzenströme. Die Funktion von Entkopplungskondensatoren besteht darin in den
ersten nano-Sekunden einer Periode als eine Art ‚Stromreservoir’ zu dienen, so dass die
Leistungsversorgung eines Moduls klein und kosteneffizient gehalten werden kann [18].
Der Markt für höchstintegrierte DRAM-Anwendungen wird durch häufige
Technologiewechsel dominiert und führt immer wieder zu deutlichen Verschiebungen;
die Hersteller sind zu ständiger Weiterentwicklung ihrer Produktionstechnik
gezwungen. Aktuell sind 2 Gigabyte SDRAM (synchronous DRAM) die höchste
verfügbare Speicherdichte in sogenannten DDR2 7 -Modulen und werden durch Elpida
Memory, Inc. gefertigt. Die Firma mit Sitz in Tokio gehört neben Samsung, Infineon,
Micron und Hynix zu den wichtigen Herstellern von Dynamic Random Access
Memories (DRAM). Die Technologie basiert auf 36 512 Mbit-Devices, die auf DIMMs
(dual inline memory modules) gestapelt sind. Trotz höherer Betriebsfrequenz sollen
DDR2-Speicherchips (bis zu 266 MHz; im Vergleich: DDR bis zu 200 MHz maximal)
eine um 50 % reduzierte Leistungsaufnahme vorweisen. Der Einsatz der 0.11 µm-
Technologie soll für Chipsätze der Firma Intel ab 2004 verwendet werden [19].
Für die drahtlose Tele- und Satellitenkommunikation ist der Einsatz von Dielektrika in
Resonatoren und Filterelementen wichtig. Phasenschieber und durchstimmbare 8
Mikrowellenatennen (phasen-gesteuerte Antennenfelder, phased-array antennas)
benötigen Materialien mit geringen dielektrischen Verlusten, hohen Güten und einem
kleinen Temperaturkoeffizienten TK� bei gleichzeitiger Steuerbarkeit der Kapazität
bzw. Permittivität über eine von außen angelegte Gleichspannung. Für
Schaltungskonzepte wie z. B. MMICs (monolithic microwave integrated circuit) wird
die Integration ferroelektrischer Dünnschichten in der paraelektrischen Phase als
Kondensatormaterial auf dem Chip als Perspektive für Devices mit feld-abhängigen
nicht-linearen Kapazitäten (‚tunable devices’) gesehen. Hierfür werden perovskitische
Oxide wie SrTiO3 und BST intensiv untersucht. Hoch-�-Dielektrika liefern neben der
materiellen Eignung auch Vorteile durch einfachere Fertigungsrouten 9 und sind im
Sinne kosteneffizienter Herstellung für die Industrie attraktiv.
Wie aus den vorherigen Abschnitten ersichtlich wird, konzentrieren sich die
Anstrengungen sehr stark auf ein komplexes Oxid: (BaxSr1-x)TiO3 (BST). Das Material
zeichnet sich durch eine hohe Dielektrizitätszahl �r aus und wird sowohl als
Dielektrikum für Zellkondensatoren in der DRAM-Technologie für kommende Multi-
6
LSI: Large Scale Integration
7
DDR: Double Data Rate
8
Durchstimmbarkeit: ‚tunability’
9
Ferromagnetische Phasenelemente benötigen z. B. zusätzliche Spulen (‚biasing coils’).