Fraunhofer IPMS amplia la sua piattaforma tecnologica quantistica da 300 mm per lo sviluppo di dispositivi quantistici compatibili con CMOS

Scienziati di Polyteknik e Fraunhofer IPMS nel camera bianca da 300 mm del Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS

Impianto polytechnico nel camera bianca da 300 mm del Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS

Il Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems IPMS ha ampliato la sua piattaforma tecnologica da 300 mm con un impianto PVD (Physical Vapor Deposition) altamente flessibile, rafforzando così le sue competenze nello sviluppo di materiali e processi compatibili con CMOS per i computer quantistici di nuova generazione. La nuova piattaforma, installata in collaborazione con il produttore Polyteknik, consente la deposizione e l'ottimizzazione di sottili strati superconduttori su wafer da 300 mm in condizioni di produzione di semiconduttori vicine alla produzione. Questo rappresenta una tappa importante nel percorso verso l'istituzione di una fabbrica europea di ricerca quantistica.

Il sistema rappresenta un passo importante nella strategia del Fraunhofer IPMS di creare un ponte tra la ricerca di base nel campo delle scienze dei materiali e la produzione industriale di semiconduttori. «Il calcolo quantistico scalabile richiede tecnologie di produzione che combinino un'eccellente qualità dei materiali con processi produttivi compatibili con i semiconduttori», afferma la Prof.ssa Dr.ssa Wenke Weinreich, direttrice dell'istituto Fraunhofer IPMS. «Con questa nuova piattaforma PVD, ampliamo le nostre possibilità di sviluppare e qualificare materiali superconduttori in condizioni compatibili con CMOS, accelerando il trasferimento nella produzione industriale. Questo rappresenta per noi un passo fondamentale nella creazione di una fabbrica europea di ricerca quantistica.»

Il sistema Flextura-PVD di Polyteknik integra diverse tecnologie di deposizione e permette ai ricercatori di sviluppare stack di materiali complessi costituiti da metalli, nitruri e ossidi. Queste combinazioni di materiali costituiscono la base per circuiti superconduttori e altri componenti chiave necessari per i futuri processori quantistici. I primi sviluppi di processo hanno già mostrato proprietà superconduttive promettenti per il niobio nitruro (NbN) e il zirconio nitruro (ZrN), che sono stati depositati direttamente su wafer da 300 mm. Questi materiali, alcuni dei quali sono stati dimostrati per la prima volta dal Fraunhofer IPMS, possiedono un enorme potenziale, afferma Weinreich: «I nostri risultati mostrano proprietà dei materiali in linea con i valori riportati in letteratura scientifica, dimostrando la capacità della piattaforma di sviluppare materiali quantistici ad alte prestazioni su un formato di wafer industriale da 300 mm. Otteniamo queste caratteristiche di riferimento a tassi di deposizione più elevati e con un'eccellente uniformità dello strato, mentre la flessibilità del sistema ci permette di perfezionare continuamente questi processi.»

La nuova piattaforma è completamente integrata nell'ambiente di camera bianca da 300 mm del Fraunhofer IPMS e integra il portafoglio di processi dell'istituto nell'ambito della fabbrica di ricerca Microelettronica Deutschland (FMD). Inoltre, supporta diverse iniziative pilota europee di rilievo, come APECS, SUPREME e SPINS, che mirano a rafforzare l'ecosistema europeo per la tecnologia dei semiconduttori e quantistica.

Oltre alle attività di ricerca, l'infrastruttura ampliata offre ai partner industriali un accesso diretto a un ambiente di ricerca e sviluppo da 300 mm qualificato per la validazione dei processi, la qualificazione dei materiali e lo sviluppo tecnologico. Ciò consente alle aziende di valutare materiali innovativi e concetti di dispositivi in condizioni di produzione che si avvicinano molto alla futura produzione di massa.

Nota sul finanziamento:

Lo strumento è stato acquisito nell'ambito del progetto SMWK »3D4QC«, cofinanziato dallo Stato di Sassonia e dall'Unione Europea.