Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAFNeue Anlagen für Bauelemente der Zukunft
08.10.2020 / Das Fraunhofer IAF erweitert mit zwei neuen Anlagen seine Ausstattung zur Herstellung von Nanostrukturen sowie seine Kompetenz in der Materialanalyse
Die neu installierte E-Beam soll am Fraunhofer IAF für die Entwicklung neuartiger Bauelemente, u. a. für Quantencomputer, eingesetzt werden.
Mit der speziell für die Halbleiter-Analyse entwickelten TOF-SIMS mit integriertem Tunnelmikroskop können Wafer mit bis zu 300 mm Durchmesser analysiert werden.
»Mit den modernen Anlagen erweitern wir die technologische Ausstattung am Fraunhofer IAF sowie die Kompetenzen der FMD zur Forschung und Entwicklung innovativer Lösungen in der Hochfrequenz- und Leistungselektronik. Die E-Beam eröffnet uns neue Möglichkeiten, beispielsweise für die Entwicklung neuartiger Bauelemente für Quantencomputer«, erläutert Dr. Wolfgang Bronner, Abteilungsleiter Technologie am Fraunhofer IAF.
E-Beam neuester Generation ermöglicht neuartige Nanobauelemente
Die neu installierte E-Beam ist ultrapräzise und schnell. Dadurch ermöglicht sie kürzere Prozesszeiten sowie kleinere Strukturen bei deutlich höherer Positioniergenauigkeit als das Vorgängermodell. Der Elektronenstrahlschreiber kann Strukturen kleiner 10nm mit einer Positionsgenauigkeit von weniger als 10nm in einer Lackschicht erzeugen. Die Nanostrukturen sind sowohl Voraussetzung für die Weiterentwicklung bestehender als auch für die Realisierung neuartiger Bauelemente. Die neue E-Beam wird am Fraunhofer IAF u. a. für die Herstellung sehr schnell schaltender InGaAs-Transistoren mit nur 10 nm Gatelänge sowie für die Entwicklung supraleitender Nano-Gitter für Quantenprozessoren eingesetzt.
Neue TOF-SIMS für schnellere und bessere Messungen
Mit dem neuen Time-of-Flight-Sekundärionenmassenspektrometer (TOF-SIMS) verfügt das Fraunhofer IAF nun, neben der dynamischen SIMS, über ein weiteres SIMS-System zur chemischen Analyse von Volumenhalbleitern, Halbleiterschichten sowie anderen Materialien. Sie werden am Fraunhofer IAF überwiegend für die Messung von Wafern mit epitaktischen Schichten sowie prozessierten Halbleiterchips eingesetzt - sowohl intern in der Forschung, Entwicklung und Qualitätssicherung als auch für externe Kunden.
Das neue für das Fraunhofer IAF maßgeschneiderte TOF-SIMS-System zeichnet sich durch eine höhere Massenauflösung aus. Das Gerät eignet sich sowohl für Oberflächenanalytik als auch für Messungen in größerer Tiefe, indem, neben einem Wismut-Ionenstrahl zur Anregung, auch ein Cäsium- oder Sauerstoff-Ionenstrahl zum Materialabtrag in größere Tiefe verwendet werden kann. Das integrierte Tunnelmikroskop ermöglicht die Messung strukturierter oder rauer Oberflächen, beispielsweise von prozessierten Halbleiterchips. Eine besondere Stärke der neuen SIMS ist, dass sie gleichzeitig das Massen- als auch das Tiefenprofil der Proben misst. Zudem können am Fraunhofer IAF nun auch größere Wafer bis zu 300 mm Durchmesser analysiert werden; bisher waren 100 mm möglich.
Forschungsfabrik Mikroelektronik
Die beiden Anlagen werden im Rahmen der »Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland« (FMD) gefördert. Die FMD ist ein standortübergreifender Zusammenschluss von elf Fraunhofer- und zwei Leibniz-Instituten im Bereich der Mikro-/Nanoelektronikforschung und -entwicklung. Die Idee dahinter: Ein One-Stop-Shop für FuE-Dienstleistungen, Anwendungslösungen und neue Technologien in einem hohen technischen Reifegrad für einen breiten Kreis industrieller Kunden.
Das dieser Veröffentlichung zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter den Förderkennzeichen 16FMD01K, 16FMD02 und 16FMD03 gefördert.