Halfgeleiders vatbaar voor ‘siliciummoeheid’

Onderzoekers hebben ontdekt dat na verloop van tijd kleine scheurtjes ontstaan in halfgeleiders op basis van silicium. Deze scheurtjes kunnen tot uitval leiden. Of ze het gevolg zijn van corrosie of van mechanisch veroorzaakte ‘siliciummoeheid’ weten de onderzoekers nog niet.

Onderzoekers hebben ontdekt dat na verloop van tijd kleine scheurtjes ontstaan in halfgeleiders op basis van silicium. Deze scheurtjes kunnen tot uitval leiden. Of ze het gevolg zijn van corrosie of van mechanisch veroorzaakte ‘siliciummoeheid’ weten de onderzoekers nog niet.

Van halfgeleiders op basis van silicium is altijd verondersteld dat ze immuun zouden zijn voor mechanische slijtage door herhaaldelijk gebruik. Onderzoekers aan het Amerikaanse Nationale Instituut National Institute of Standards and Technology (NIST) hebben nu echter aangetoond dat micro-elektromechanische systemen (MEMS) na verloop van tijd wel degelijk scheurtjes kunnen gaan vertonen.

De onderzoekers weten niet of dit effect het gevolg is van corrosie, een chemisch effect, of dat het gaat om een mechanisch effect, waarbij microstructuren door herhaaldelijk gebruik langzaam slijten.

Deze ontdekking kan consequenties hebben voor het ontwerp van nieuwe op silicium gebaseerde chips. Halfgeleidend materiaal op basis van silicium slaagde tot nu toe altijd met vlag en wimpel voor slijtagetests. Dat de onderzoekers nu wel een slijtage-effect hebben kunnen aantonen komt volgens hen omdat hun testopstelling de reële spanningen die MEMS in de praktijk ondervinden beter nabootst. Belangrijk daarbij is volgens hen vooral dat ze de onderdelen langs elkaar heen hebben laten schuiven, in plaats van ze alleen onder druk te zetten.

De onderzoekers hebben het effect aangetoond op een schaal van honderd micrometer. In vervolgonderzoek willen ze hetzelfde effect onderzoeken op een kleinere schaal.

In samenwerking met Computable