Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS hat seine 300-mm-Technologieplattform für Quantenbauelemente um eine neue PVD-Anlage erweitert. Die Anlage des Herstellers Polyteknik soll die Entwicklung supraleitender Dünnschichten auf 300-mm-Wafern unter produktionsnahen Bedingungen der Halbleiterfertigung ermöglichen.
Wissenschaftler von Polyteknik und Fraunhofer IPMS im 300-mm-Reinraum des Fraunhofer IPMS. (Bild: Fraunhofer IPMS)
Für die europäische Halbleiter- und Quantentechnologie ist der Schritt vor allem deshalb relevant, weil Quantenbauelemente zunehmend auf Fertigungsprozesse angewiesen sind, die mit bestehenden CMOS-Technologien kompatibel sind. Damit rückt die Skalierbarkeit von Quantenprozessoren stärker in den Fokus industrieller Prozessentwicklung.
Supraleitende Schichten auf 300-mm-Wafern
Das installierte Flextura-PVD-System von Polyteknik integriert mehrere Abscheidungstechnologien. Forschende können damit komplexe Materialstapel aus Metallen, Nitriden und Oxiden aufbauen. Solche Schichtsysteme gelten als Grundlage für supraleitende Schaltungen und weitere Komponenten künftiger Quantenprozessoren.
Nach Angaben des Fraunhofer IPMS wurden erste Prozesse für Niobnitrid (NbN) und Zirkoniumnitrid (ZrN) bereits auf 300-mm-Wafern entwickelt. Die abgeschiedenen Schichten hätten supraleitende Eigenschaften gezeigt, die mit in der wissenschaftlichen Literatur genannten Werten übereinstimmen. Zugleich verweist das Institut auf höhere Abscheidungsraten und eine gute Schichtgleichmäßigkeit.
Brücke zwischen Forschung und Halbleiterfertigung
Mit der Erweiterung will das Fraunhofer IPMS Materialentwicklung und industrielle Halbleiterprozesse enger zusammenführen. Institutsleiterin Prof. Dr. Wenke Weinreich erklärt dazu: »Skalierbares Quantencomputing erfordert Fertigungstechnologien, die herausragende Materialqualität mit halbleiterkompatiblen Produktionsprozessen verbinden.« Die neue PVD-Plattform erweitere die Möglichkeiten, supraleitende Materialien unter CMOS-kompatiblen Bedingungen zu entwickeln, zu qualifizieren und in industrielle Fertigungsprozesse zu überführen.
Die Anlage ist in die 300-mm-Reinraumumgebung des Instituts eingebunden. Sie ergänzt das Prozessportfolio des Fraunhofer IPMS innerhalb der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD). Darüber hinaus unterstützt die Infrastruktur europäische Pilotlinien-Initiativen wie APECS, SUPREME und SPINS, die das Ökosystem für Halbleiter- und Quantentechnologien in Europa stärken sollen.
Zugang für Industriepartner
Neben der wissenschaftlichen Nutzung soll die erweiterte Plattform auch Industriepartnern offenstehen. Unternehmen können dort Prozesse validieren, Materialien qualifizieren und Bauelementkonzepte unter Bedingungen erproben, die laut Fraunhofer IPMS nahe an künftigen Produktionsumgebungen liegen.
Beschafft wurde das Tool im Rahmen des SMWK-Projekts 3D4QC. Das Projekt wird vom Freistaat Sachsen und der Europäischen Union kofinanziert.
Weitere Informationen finden Sie unter www.ipms.fraunhofer.de.
Quelle: Fraunhofer IPMS