300-mm-PVD-Anlage für die Quanten-Halbleiterfertigung

Das Fraunhofer IPMS hat eine neue Anlage für die physikalische Gasphasenabscheidung in Betrieb genommen, um eine Brücke zwischen der grundlegenden Materialforschung und der industriellen Halbleiterfertigung zu schlagen. Der Einsatz zielt auf die Entwicklung komplexer Materialstapel ab, die für zukünftige Quantencomputer-Architekturen benötigt werden.

Bewältigung der industriellen Herausforderung
Skalierbares Quantencomputing erfordert Fertigungstechnologien, die eine hohe Materialqualität mit Produktionsprozessen kombinieren, die mit der Standard-Halbleiterfertigung kompatibel sind. Der Übergang von der Forschung im Labormaßstab zur industriellen Großserienfertigung erfordert eine spezialisierte Infrastruktur. Um dem zu begegnen, hat das Fraunhofer IPMS seine Kapazitäten erweitert, um eine qualifizierte Forschungs- und Entwicklungsumgebung zu schaffen, die es Industriepartnern ermöglicht, innovative Bauteilkonzepte unter Bedingungen zu evaluieren, die der künftigen Massenproduktion nahekommen.

Technische Architektur und Verantwortlichkeiten
Polyteknik lieferte die Flextura-PVD-Anlage, die mehrere Abscheidungstechnologien zur Entwicklung komplexer Materialstapel aus Metallen, Nitriden und Oxiden integriert. Die Plattform ist darauf ausgelegt, supraleitende Materialien, insbesondere Niobnitrid und Zirkoniumnitrid, direkt auf Standard-300-mm-Wafer abzuscheiden. Das System ist so konstruiert, dass es Benchmark-Eigenschaften mit höheren Abscheidungsraten und strenger Schichthomogenität erreicht. Prof. Dr. Wenke Weinreich, Institutsleiterin des Fraunhofer IPMS, erklärte, dass skalierbares Quantencomputing Fertigungstechnologien erfordere, die hervorragende Materialqualität mit halbleiterkompatiblen Produktionsprozessen verbinden, und dass die neue PVD-Plattform die Möglichkeiten des Instituts erweitere, supraleitende Materialien unter CMOS-kompatiblen Bedingungen zu entwickeln und zu qualifizieren.

Bereitstellung und operative Implementierung
Die PVD-Plattform ist vollständig in die 300-mm-Reinraumumgebung des Fraunhofer IPMS integriert. Die Installation ergänzt das bestehende Prozessportfolio des Instituts innerhalb der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland. Darüber hinaus unterstützt die Infrastruktur wichtige europäische Pilotlinien-Initiativen wie APECS, SUPREME und SPINS, die darauf abzielen, das regionale Ökosystem für Halbleiter- und Quantentechnologie zu stärken.

Anwendungen und Anwendungsfälle
Die auf dieser Plattform entwickelten Materialkombinationen bilden die Grundlage für supraleitende Schaltkreise und kritische Bauelemente, die für Quantenprozessoren der nächsten Generation benötigt werden. Über die interne Forschung hinaus bietet die erweiterte Infrastruktur Industriepartnern direkten Zugang zu einer qualifizierten 300-mm-F&E-Umgebung für die Prozessvalidierung, Materialqualifizierung und kontinuierliche technologische Weiterentwicklung.

Ergebnisse und operativer Einfluss
Erste Prozessentwicklungen haben supraleitende Eigenschaften für Niobnitrid und Zirkoniumnitrid gezeigt, die direkt auf 300-mm-Wafern abgeschieden wurden. Die technischen Ergebnisse zeigen Materialeigenschaften, die mit den in der wissenschaftlichen Literatur veröffentlichten Werten übereinstimmen, was die Fähigkeit der Plattform bestätigt, hochleistungsfähige Quantenmaterialien in ein industrielles Waferformat zu überführen. Diese technologische Integration stellt einen wichtigen operativen Meilenstein beim Aufbau einer European Quantum Research Foundry für fortschrittliche Halbleiterinfrastruktur dar.

Editiert von Maria Brueva, Induportals-Redakteurin – angepasst durch KI.

www.ipms.fraunhofer.com