Fraunhofer IPMS étend sa plateforme technologique quantique de 300 mm pour le développement de composants quantiques compatibles CMOS

Chercheurs de Polyteknik et du Fraunhofer IPMS dans la salle blanche de 300 mm du Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS

Installation polytechnique dans la salle blanche de 300 mm du Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS

Le Fraunhofer-Institut pour les microsystèmes photonique IPMS a étendu sa plateforme technologique de 300 mm avec une installation PVD (Physical Vapor Deposition) hautement flexible, renforçant ainsi ses compétences dans le développement de matériaux et de procédés compatibles CMOS pour les ordinateurs quantiques de nouvelle génération. La nouvelle plateforme, installée en collaboration avec le fabricant Polyteknik, permet la déposition et l’optimisation de couches minces supraconductrices sur des wafers de 300 mm dans des conditions proches de la production de semi-conducteurs. Il s’agit d’une étape importante vers l’établissement d’une usine européenne de recherche en quantique.

Ce système constitue une étape importante dans la stratégie du Fraunhofer IPMS, visant à établir un pont entre la recherche fondamentale dans le domaine des sciences des matériaux et la fabrication industrielle de semi-conducteurs. « La puissance de calcul quantique évolutive nécessite des technologies de fabrication qui combinent une qualité exceptionnelle des matériaux avec des procédés de production compatibles avec la technologie CMOS », déclare le Prof. Dr. Wenke Weinreich, directrice de l’institut Fraunhofer IPMS. « Avec cette nouvelle plateforme PVD, nous étendons nos possibilités de développer et de qualifier des matériaux supraconducteurs dans des conditions compatibles CMOS, ainsi que d’accélérer leur transfert vers la fabrication industrielle. C’est une étape cruciale pour nous dans la construction d’une usine européenne de recherche en quantique. »

Le système Flextura-PVD de Polyteknik intègre plusieurs technologies de dépôt et permet aux chercheurs de développer des empilements de matériaux complexes composés de métaux, nitrures et oxydes. Ces combinaisons de matériaux constituent la base pour des circuits supraconducteurs et d’autres composants clés nécessaires aux futurs processeurs quantiques. Les premiers développements de processus ont déjà montré des propriétés supraconductrices prometteuses pour le niobium nitrure (NbN) et le zirconium nitrure (ZrN), déposés directement sur des wafers de 300 mm. Certains de ces matériaux, démontrés pour la première fois par le Fraunhofer IPMS, présentent un potentiel énorme, explique Weinreich : « Nos résultats montrent des propriétés matérielles conformes aux valeurs indiquées dans la littérature scientifique, attestant de la capacité de la plateforme à développer des matériaux quantiques haute performance sur un format industriel de wafers de 300 mm. Nous atteignons ces propriétés de référence à des taux de dépôt plus élevés et avec une excellente uniformité des couches, tandis que la flexibilité du système nous permet d’affiner continuellement ces processus. »

La nouvelle plateforme est entièrement intégrée dans l’environnement de salle blanche de 300 mm du Fraunhofer IPMS et complète le portefeuille de procédés de l’institut dans le cadre de la Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD). Elle soutient également plusieurs initiatives pilotes européennes majeures, telles que APECS, SUPREME et SPINS, visant à renforcer l’écosystème européen pour la technologie des semi-conducteurs et du quantique.

Au-delà des activités de recherche, cette infrastructure étendue offre aux partenaires industriels un accès direct à un environnement de R&D qualifié de 300 mm pour la validation des procédés, la qualification des matériaux et le développement technologique. Cela permet aux entreprises d’évaluer des matériaux innovants et des concepts de composants dans des conditions proches de la production de masse future.

Note sur le financement :

Outil acquis dans le cadre du projet SMWK »3D4QC«, cofinancé par le Land de Saxe et l’Union européenne.