Toekomstgerichte halfgeleideronderzoek op 200/300 mm in het hart van Silicon Saxony en Europa

300 mm Reinraum des Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS / 300 mm cleanroom at Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS

300 mm Reinraum des Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer FEP / 300 mm cleanroom bij Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer FEP

Evaluatiekit voor quasi-statische MEMS-scanners. © Fraunhofer IPMS / Klant evaluatiekit voor quasi-statische MEMS-scanners. © Fraunhofer IPMS

Moderne Elektronikontwikkelingen vereisen geavanceerde technologieën en fabricageprocessen die voor veel bedrijven een financiële uitdaging vormen. Midden in Silicon Saxony biedt het Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS zowel grote chipfabrikanten als kleinere bedrijven toegang tot de nieuwste onderzoeksresultaten en technologieën op 200 en 300 mm siliciumwafels. Het serviceaanbod varieert van advies en procesontwikkeling tot pilotproductie. Daarbij speelt ook GreenICT – dus duurzaamheid – een steeds belangrijkere rol.

Innovatief, klein, snel en nauwkeurig. En daarbovenop nog een vleugje energie-efficiëntie. Dit zijn de gewenste ingrediënten voor veel geavanceerde technologieën en geminiatureerde componenten. Om de snelle technologische vooruitgang verder te stimuleren, biedt het Fraunhofer IPMS ook kleinere bedrijven toegang tot zijn onderzoeksportfolio, de modernste technologieën en faciliteiten, evenals de cleanrooms van 200 mm en 300 mm.

MEMS-technologieën en componenten op 200 mm wafels

Bij het Fraunhofer IPMS vindt de technologische ontwikkeling en begeleiding van MEMS-technologieën plaats langs de gehele waardeketen: van individuele processen tot technologische modules en volledige technologieën, evenals procesmatige ondersteuning van de installaties in de cleanroom. Na succesvolle ontwikkeling biedt het instituut pilotproductie of ondersteuning bij technologische overdracht aan. Daarmee dekt het Fraunhofer IPMS de technologische rijpheidsniveaus (TRL) van drie tot acht af. Vooral start-ups, MKB’s en bedrijven zonder eigen fabriek kunnen hiervan profiteren dankzij de lage investeringskosten.

Op het gebied van sensortechnologie en actuatoren ontwikkelt het Fraunhofer IPMS bijvoorbeeld capacitieve ultrasoon-sensoren. Deze worden als platform aangeboden om snel klantgerichte aanpassingen te kunnen maken. Dit biedt ook middelgrote bedrijven een kosteneffectieve toegang tot hightech.

Een ander belangrijk aspect voor klanten: een eenvoudige en betaalbare manier om de nieuwste ontwikkelingen in hun toepassing te testen. Hiertoe biedt het Fraunhofer IPMS evaluatiekits aan. Met deze kant-en-klare sets kunnen klanten bijvoorbeeld de micro-scanner technologie direct in hun productontwikkeling integreren, omdat de bijbehorende besturings-elektronica voor het voldoen aan de specificaties al bij de levering is inbegrepen. Kostbare eigen ontwikkelingen worden hiermee overbodig.

300 mm halfgeleiderproces- en productontwikkeling voor nano-elektronica

Met het Center Nanoelectronic Technologies (CNT) voert het Fraunhofer IPMS toegepaste onderzoek uit op 300 mm wafels voor chipfabrikanten, toeleveranciers, equipmentproducenten en R&D-partners.

Hierbij wordt een breed scala aan technologische ontwikkelingen en ondersteunende diensten aangeboden op het gebied van Ultra-Large-Scale-Integration (ULSI). Dit omvat onder andere individuele procesontwikkelingen in de gebieden van atoomlagenafzetting, chemisch-mechanisch polijsten, wafer-metallisatie, wafer-reiniging, metrologie of nanostructurering. Ook de evaluatie en optimalisatie van chemicaliën en verbruiksartikelen voor de nieuwste CMOS-technologieën, evenals de kwalificatie van apparatuur, vinden plaats in de cleanroom van het CNT. De focus van de R&D-activiteiten ligt op het front-end gedeelte, met nadruk op de integratie van functionaliteiten in verbindinglagen (BEoL-modules). Dit omvat vooral verschillende niet-vluchtige geheugen, condensatoren en varistors. In samenwerking met het Fraunhofer IZM-ASSID (met focus op heterointegratie en wafer-level packaging) worden in het Center CEASAX (Center for Advanced CMOS & Heterointegration Saxony) competenties gebundeld en onderzoekslijnen vastgesteld op het gebied van neuromorfe computing, cryo- en kwantumtechnologieën en geavanceerde verpakkingstechnieken.

Om de mogelijkheden verder uit te breiden, is samen met het bedrijf Applied Materials een technologisch centrum voor halfgeleider-metrologie en procesanalyse opgericht. Bij het Fraunhofer IPMS zijn daarvoor uiterst moderne eBeam-metrologiesystemen van Applied Materials geïnstalleerd. Precisietechnologie is van cruciaal belang bij de productie van microchips voor de kwaliteitscontrole, om de fysieke en elektrische eigenschappen te valideren en de beoogde opbrengst te garanderen.

Green ICT – Duurzame informatie- en communicatietechnologie

De toenemende digitalisering biedt kansen, maar brengt ook uitdagingen voor milieubescherming met zich mee. Het slimme beheer van apparaten bespaart wel energie, maar de voortdurende verspreiding verhoogt tegelijkertijd het energieverbruik. Mikro-elektronica vereist daarom nieuwe benaderingen om zowel in productie als ontwerp de milieueffecten te minimaliseren. Het Fraunhofer IPMS werkt nauw samen met de Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) in het competentiecentrum Green ICT om actief de vermindering van het hulpbronnenverbruik te stimuleren. Dit omvat onder andere energie-efficiënte sensor-edge-cloud-systemen (batterijloze sensoren en neuromorfe AI-versnellers), communicatietechnologieën (Li-Fi en Ethernet TSN) en een hulpbronnenefficiënte elektronica-productie op zowel 200 mm als 300 mm wafels. Dit laatste omvat de optimalisatie van materiaalverbruik en het vervangen van kritieke materialen in natte processen en lithografie, evenals de optimalisatie van energieverbruik en emissiebelasting.

Nieuwste onderzoeksresultaten op de »Semicon Europa«

Van 16 tot 19 november presenteert het Fraunhofer IPMS zijn nieuwste onderzoeksresultaten en technologieën op de beurs »Semicon Europa« in München. Bezoekers krijgen de gelegenheid om in contact te komen met de onderzoekers bij de gezamenlijke stand #B1-221/33a van Silicon Saxony. Bezoekafspraken kunnen al vooraf worden gemaakt via de website van het Fraunhofer IPMS. In het kader van de Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) zijn ook drie andere FMD-leden vertegenwoordigd – het Fraunhofer ENAS, het Fraunhofer IZM-ASSID en het Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik (IHP).