Halbleiterforscher lösen Herausforderungen beim Schneiden von Diamantwafern mit Lasern

Die laserbasierte Technik könnte das Versprechen von Diamanten als praktisches Halbleitermaterial freisetzen.

Trotz all seiner überzeugenden Eigenschaften für den Einsatz in der Halbleiterindustrie wurde Diamant bisher zurückgehalten, da es schwierig war, ihn zu brauchbaren Wafern zu verarbeiten. Am Dienstag schickte uns ein Vertreter der Chiba-Universität in Japan eine E-Mail über einen Durchbruch, der als neuartige Laserschneidetechnik für Diamanthalbleiter beschrieben wurde.

Offenbar haben die Wissenschaftler ein laserbetriebenes Verfahren entwickelt, um „Diamanten mühelos zu schneiden“. Man geht davon aus, dass aus diesem Material hergestellte Halbleiter für ihren Einsatz in hocheffizienten Stromumwandlungskomponenten in Elektrofahrzeugen und in der Hochgeschwindigkeitskommunikationstechnologie geschätzt werden.

Diamanten können aufgrund der ihnen innewohnenden kristallographischen Ebenen sehr individuell geschliffen werden. Diese Ebenen entsprechen nicht den Wünschen eines Halbleiterherstellers zur Herstellung von Wafergittern. Daher war die Herstellung und das Schneiden von Diamantscheiben schwierig und oft verschwenderisch – und sie sind nicht billig.

Wie hilft ein Laser bei der Herstellung von Diamantscheiben? Das Forschungsteam beschreibt einen Prozess, bei dem der Laser den Diamanten nicht in ein Gitter schneidet, sondern „die konzentrierte Laserbeleuchtung den Diamanten in amorphen Kohlenstoff umwandelt, dessen Dichte geringer ist als die von Diamant“. Die resultierende Gitterlinie mit geringerer Dichte in der Diamantstruktur bietet vordefinierte Bruchebenen, entlang derer sich Risse ausbreiten können.

Sobald der Diamant wie oben beschrieben behandelt wurde, war es den Forschern zufolge einfach, regelmäßig geformte Diamantscheiben zu trennen, die für spätere Fertigungsarbeiten bereit waren.

Professor Hirofumi Hidai von der Graduate School of Engineering der Universität Chiba sagte, dass „Diamantschneiden die Herstellung hochwertiger Wafer zu niedrigen Kosten ermöglicht und für die Herstellung von Diamanthalbleiterbauelementen unverzichtbar ist.“

Der Professor erwähnte auch das Potenzial von Diamanthalbleitern in Hochleistungsanwendungen wie Elektrofahrzeugen. Wir haben bereits über die attraktiven Eigenschaften von Diamanttransistoren berichtet, von denen viele auf die natürlichen Halbleitereigenschaften des Materials mit großer Bandlücke zurückzuführen sind. Inzwischen gibt es andere Berichte, die darauf hinweisen, dass Diamanten die audiophilen Qualitäten Ihrer Ethernet-Kabel verbessern könnten …

Forscher waren in den letzten Jahren auf der Suche nach vielversprechenden neuen Halbleitermaterialien, da Silizium an seine Grenzen stößt, und diese neue Entwicklung markiert einen weiteren vorläufigen Schritt in eine neue Richtung.

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Mark Tyson ist freiberuflicher Nachrichtenautor bei Tom's Hardware US. Es macht ihm Spaß, die gesamte Bandbreite der PC-Technologie abzudecken; vom Geschäfts- und Halbleiterdesign bis hin zu Produkten, die sich der Grenze der Vernunft nähern.

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