Nuovi investimenti nella ricerca sui semiconduttori

Nuovi investimenti nella ricerca sui semiconduttori

Nuovi investimenti nella ricerca sui semiconduttori – Fraunhofer IISB e l'Università di Erlangen-Nürnberg ampliano le attrezzature per i grandi impianti nel laboratorio di camere bianche.

Al Fraunhofer IISB di Erlangen è in fase di installazione un nuovo impianto per l'implantazione di ioni. La macchina, che pesa circa 15 tonnellate e ha un costo di circa 3 milioni di euro, sarà collocata nel laboratorio di camere bianche dell'Università di Erlangen-Nürnberg, gestito congiuntamente con l'IISB. Ciò amplierà notevolmente le possibilità delle due strutture per la ricerca e l'insegnamento nella tecnologia dei semiconduttori per l'elettronica micro, nano e di potenza.

L'implantazione di ioni è oggi la procedura standard industriale per il drogaggio dei semiconduttori. In questa tecnica, gli ioni degli elementi di drogaggio desiderati vengono accelerati in un campo elettrico e sparati sulla superficie di dischi di semiconduttori – chiamati anche wafer.

A seconda della velocità o dell'energia e della dose con cui vengono introdotti gli elementi estranei nel semiconduttore, si ottengono profili di penetrazione e profondità differenti nel solido, ad esempio in un wafer di silicio. Con questa tecnica e scegliendo il materiale di drogaggio, è possibile regolare miratamente le proprietà elettriche dei semiconduttori. Questa è una condizione fondamentale per la realizzazione di dispositivi moderni a semiconduttore.

Il Fraunhofer IISB è una delle principali strutture di ricerca in Europa nel campo dell'implantazione di ioni e vanta decenni di esperienza in questo settore. Il nuovo impianto di ioni dell'IISB sostituisce un modello più vecchio ed è uno dei maggiori investimenti nell'ambito della recente modernizzazione delle attrezzature di camere bianche a Erlangen, finanziata con fondi del Ministero dell'Economia bavarese, del governo federale e dell'UE. Con il nuovo impianto saranno possibili ricerche su dischi di semiconduttori con diametro fino a 200 mm, rispetto ai 150 mm precedenti. Inoltre, l'intervallo di energia per l'accelerazione degli ioni sarà notevolmente ampliato.

In futuro, sarà possibile generare ioni caricati semplicemente con una gamma di energia compresa tra 2 e 270 kiloelettronvolt (keV). Soprattutto a basse energie, si potranno così creare sottilissime stratificazioni di implantazione nei semiconduttori – importante per la continua miniaturizzazione delle tecnologie di componenti. È inoltre nuovo l'uso di ioni triplo-caricati, che permette implantazioni con energie fino a 810 keV.

«Lo spettro dei materiali per gli elementi implantati comprende i classici materiali di drogaggio per i wafer di silicio, come boro, fosforo e arsenico, ma anche elementi come alluminio e azoto per il drogaggio del carburo di silicio, un semiconduttore che offre molte possibilità, specialmente per l'elettronica ad alta temperatura e di potenza», spiega il Dr. Volker Häublein, responsabile del gruppo di implantazione di ioni all'IISB. Inoltre, possono essere impiantati anche cosiddetti «esotici» per applicazioni speciali al di fuori della tecnologia dei semiconduttori tradizionali, come cesio, rubidio o lantano.

La consegna dell'impianto e il suo inserimento nel laboratorio di camere bianche comportano un grande sforzo logistico. Più di 24 tonnellate di peso in trasporto hanno richiesto l'impiego di tre camion e un carrello elevatore pesante. Una struttura speciale di travi in acciaio e pannelli di alluminio spessi stabilizza il pavimento del laboratorio di camere bianche sotto l'impianto pesante. L'Università, come ospite del laboratorio di camere bianche, uno dei più grandi del suo genere in Germania e in Europa per ricerca e insegnamento, partecipa con i necessari lavori di ristrutturazione del livello del laboratorio nell'edificio del laboratorio di camere bianche.

«L'attrezzatura modernizzata nel laboratorio di camere bianche rafforzerà ulteriormente la stretta e sinergica collaborazione tra il Fraunhofer IISB e l'Università di Erlangen. Oltre alle possibilità di ricerca ampliate, il laboratorio di camere bianche rappresenta un ambiente altamente attraente per gli studenti delle discipline tecniche, come l'ingegneria elettrica o la nanotecnologia», afferma il Prof. Dr. Lothar Frey, direttore dell'IISB e titolare della cattedra di dispositivi elettronici all'Università.

L'aggiornamento delle attrezzature del laboratorio di camere bianche del Fraunhofer IISB è finanziato con fondi del Ministero bavarese dell'Economia, dell'Infrastruttura, dei Trasporti e della Tecnologia, del Ministero federale dell'Istruzione e della Ricerca e dell'UE.

Immagine: Consegna dell'impianto di implantazione nella grande sala di camere bianche dell'Università di Erlangen-Nürnberg il 21 maggio 2012. Fraunhofer IISB