Przyszłościowe badania nad półprzewodnikami na 200/300 mm w sercu Silicon Saxony i Europy

300 mm czysty pokój w Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS / 300 mm cleanroom w Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS

300 mm Raum czysty w Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer FEP / 300 mm cleanroom at Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer FEP

Zestaw do oceny dla quasi-statystycznych skanerów MEMS. © Fraunhofer IPMS / Zestaw do oceny dla klientów dla quasi-statystycznych skanerów MEMS. © Fraunhofer IPMS

Nowoczesne rozwinięcia elektroniki zakładają zaawansowane technologie i procesy produkcyjne, które stanowią wyzwanie finansowe dla wielu firm. W samym sercu Silicon Saxony, Instytut Fraunhofer ds. Mikrosystemów Fotonicznych IPMS zapewnia zarówno dużym producentom układów scalonych, jak i mniejszym przedsiębiorstwom dostęp do najnowszych wyników badań i technologii na waflach krzemowych o rozmiarze 200 i 300 mm. Oferta usług obejmuje od doradztwa, przez rozwój procesów, po produkcję pilotażową. Kluczową rolę odgrywa również GreenICT – czyli zrównoważony rozwój.

Innowacyjny, mały, szybki i precyzyjny. Do tego jeszcze odrobina energii i efektywności energetycznej. Takie są wymarzone składniki dla wielu zaawansowanych technologii i miniaturowych komponentów. Aby umożliwić dalszy szybki postęp technologiczny, Instytut Fraunhofer IPMS zapewnia mniejszym firmom dostęp do swojego portfolio badawczego, najnowszych technologii i urządzeń, a także do czystych pomieszczeń o rozmiarze 200 mm i 300 mm.

Technologie MEMS i elementy na waflach 200 mm

W Instytucie Fraunhofer IPMS rozwój technologii MEMS jest prowadzony na całym łańcuchu wartości: od pojedynczych procesów, przez moduły technologiczne, aż po pełne technologie i wsparcie procesowe urządzeń w czystych pomieszczeniach. Po udanym rozwoju, instytut oferuje produkcję pilotażową lub wsparcie w transferze technologii. W ten sposób IPMS pokrywa poziomy dojrzałości technologicznej (TRL) od trzech do ośmiu. Zwłaszcza startupy, małe i średnie przedsiębiorstwa oraz firmy bez własnej fabryki mogą korzystać z tego przy niskich kosztach inwestycji.

W dziedzinie sensorów i aktuatorów, Instytut IPMS rozwija na przykład kapacytowe czujniki ultradźwiękowe. Są one oferowane jako platforma, umożliwiająca szybkie dostosowania do potrzeb klienta. To również zapewnia średnim przedsiębiorstwom dostęp do wysokich technologii w korzystnej cenie.

Kolejnym istotnym aspektem dla klientów jest prosty i niedrogi sposób testowania najnowszych rozwiązań w praktyce. W tym celu Instytut IPMS oferuje zestawy ewaluacyjne. Dzięki gotowym do użycia zestawom, klienci mogą od razu włączyć technologię mikroskanerów do rozwoju swoich produktów, ponieważ odpowiednia elektronika sterująca jest już w zestawie. Kosztowne własne opracowania można pominąć.

Proces i rozwój produktów półprzewodnikowych na waflach 300 mm dla nanoelektroniki

Centrum Nanoelectronic Technologies (CNT) w Instytucie Fraunhofer IPMS prowadzi zastosowane badania na waflach 300 mm dla producentów układów scalonych, dostawców, producentów sprzętu oraz partnerów R&D.

Oferowane są liczne technologie i wsparcie w zakresie Ultra-Large-Scale-Integration (ULSI). Obejmują one między innymi rozwój pojedynczych procesów w zakresie osadzania warstw atomowych, chemiczno-mechanicznego polerowania, metalizacji wafli, czyszczenia wafli, metrologii czy nanopatterningu. Możliwa jest również ocena i optymalizacja chemikaliów i materiałów eksploatacyjnych dla najnowszych technologii CMOS oraz kwalifikacje urządzeń w czystych pomieszczeniach CNT. Główny nacisk działalności badawczo-rozwojowej kładzie się na front-end, ze szczególnym uwzględnieniem integracji funkcjonalności w warstwach przewodzących (moduł BEoL). Do tego należą między innymi różne pamięci nieulotne, kondensatory czy varaktory. Wspólnie z Instytutem Fraunhofer IZM-ASSID (skupiającym się na heterointegracji i pakowaniu na poziomie wafli) w Centrum CEASAX (Center for Advanced CMOS & Heterointegration Saxony) skupia się kompetencje i wyznacza kierunki badań w dziedzinie neuromorficznego obliczania, technologii kriogenicznych i kwantowych oraz zaawansowanego pakowania.

W celu rozszerzenia możliwości powołano z firmą Applied Materials centrum technologiczne do metrologii półprzewodników i analizy procesów. W tym celu w IPMS zainstalowano najnowocześniejsze urządzenia eBeam do metrologii od Applied Materials. Precyzyjna technika pomiarowa jest kluczowa w produkcji mikroczipów dla kontroli jakości, weryfikacji właściwości fizycznych i elektrycznych oraz zapewnienia oczekiwanej wydajności.

Green ICT – Zrównoważona technologia informacyjno-komunikacyjna

Rosnąca cyfryzacja stwarza zarówno szanse, jak i wyzwania dla ochrony środowiska. Inteligentne sterowanie urządzeniami oszczędza energię, ale jednocześnie rosnąca popularność zwiększa zużycie energii. Mikroelektronika potrzebuje nowych rozwiązań, które zminimalizują wpływ na środowisko zarówno w procesie produkcji, jak i w projektowaniu. Instytut Fraunhofer IPMS ściśle współpracuje z Mikroelektroniką w Niemczech (FMD) w ramach Centrum Kompetencji Green ICT, aby aktywnie wspierać redukcję zużycia zasobów. Obejmuje to między innymi energooszczędne systemy sensorów na krawędziach sieci (czujniki bez baterii oraz neuromorficzne przyspieszacze AI), systemy komunikacyjne (Li-Fi i Ethernet TSN) oraz produkcję elektroniki z zasobami zoptymalizowanymi zarówno na waflach 200 mm, jak i 300 mm. Ostatnie obejmują optymalizację zużycia materiałów, wymianę krytycznych surowców w procesach mokrych i litografii, a także optymalizację zużycia energii i emisji.

Najnowsze wyniki badań na »Semicon Europa«

W dniach od 16 do 19 listopada Instytut Fraunhofer IPMS zaprezentuje swoje najnowsze wyniki badań i technologie na targach »Semicon Europa« w Monachium. Uczestnicy będą mieli okazję nawiązać kontakt z naukowcami na wspólnym stoisku #B1-221/33a od Silicon Saxony. Spotkania można już umawiać z wyprzedzeniem na stronie internetowej IPMS. W ramach Mikroelektroniki w Niemczech (FMD) obecne będą także trzy inne instytucje członkowskie FMD – Fraunhofer ENAS, Fraunhofer IZM-ASSID oraz Leibniz-Institut für Innovative Mikroelektronik (IHP).