Der nächste Technologiesprung: 14 Ångström

Mikroelektronik ist zentral für die digitale Souveränität Europas. Die aktuelle Chipknappheit betrifft zahlreiche Branchen – von der Automobilindustrie bis zur IT. Um die Versorgung zu sichern, braucht es effiziente und nachhaltige Lösungen für die Chipherstellung.

Im groß angelegten europäischen Forschungsprojekt »14AMI – 14 Ångström Module Integration« entwickeln führende Industrie- und Forschungspartner eine neue Generation von Fertigungsprozessen für den sogenannten 14-Ångström-Technologieknoten. Mit diesem lassen sich Transistoren mit Strukturgrößen von nur 14 Ångström (1,4 Nanometer) realisieren – ein entscheidender Schritt für energieeffizientere und leistungsstärkere Chips.

Eine Düse unter Extrembedingungen

Kerntechnologie dieser Miniaturisierung ist die EUV-Lithographie (Extreme Ultraviolet Lithography). Sie bildet mithilfe extrem kurzwelligen Lichts feinste Strukturen auf Silizium-Wafern ab – eine Voraussetzung für hohe Integrationsdichten im Ångström-Bereich.

Die EUV-Strahlung entsteht aus flüssigen Zinntropfen, die per Laserbeschuss in Plasma umgewandelt werden. Diese Tropfen erzeugt ein sogenannter Zinntropfengenerator, in dessen Herzstück hochpräzise Glasdüsen sitzen. Für die nächste Generation der EUV-Lithographie muss die Strahlungsleistung deutlich steigen. Dazu müssen die Zinntropfen mit höherem Druck und größerer Geschwindigkeit in den Fokus des Lasers gebracht werden.

Das Fraunhofer IPT entwickelt in einem Teilprojekt eine neuartige Glasdüse aus einem Kapillarglasrohr. Diese Düse muss extremen Belastungen standhalten – Drücken bis zu 700 bar und Temperaturen bis 260 °C. Die Fertigung ist hochanspruchsvoll: Die Toleranzen liegen im Submikrometerbereich, jede Abweichung beeinträchtigt die Funktion.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, entwickelt das Team drei neue Fertigungstechnologien für das Hochpräzisionsbauteil: Präzisionsglaspressen, Glas-Metall-Bonding sowie Ultrapräzisionsschleifen.

Vom Werkstoff zum industriellen Prototyp

Das Teilprojekt deckt die gesamte Prozesskette ab – von der Materialentwicklung über die Fertigung bis zu Tests unter realen Einsatzbedingungen. Ziel ist ein voll funktionsfähiger Prototyp der Glasdüse, der unter Extrembedingungen erprobt und für die Serienfertigung weiterentwickelt wird.

Mit den Ergebnissen lassen sich energieeffiziente Hochleistungs-Mikrochips fertigen – ein wichtiger Beitrag zur technologischen Souveränität und zur Klimaneutralität. Darüber hinaus eröffnen sich neue Anwendungen, etwa für dichte Glas-Metall-Verbindungen in anderen Hochtechnologiebereichen.

Projektpartner

• Carl Zeiss SMT GmbH, Oberkochen (Koordination)
• Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP, Dresden
• Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, Freiburg
• Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB, Erlangen
• Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen
• Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
• Bergische Universität Wuppertal
• Nova Measuring GmbH, Pliezhausen
• ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH, Kirchheim

Europäische und internationale Partner

• Belgien: imec, JSR Micro NV
• Frankreich: Pfeiffer Vacuum, Recif Technologies SAS
• Israel: Applied Materials Israel LTD, Bruker Technologies LTD, Nova LTD, KLA-Tencor
• Niederlande: ASML Netherlands B.V., Reden B.V., FEI Electron Optics B.V., Universiteit Twente, VDL Enabling Technologies Group B.V., Demcon Advanced Mechatronics Enschede B.V., Flexible Optical B.V., Technische Universiteit Delft, Fastmicro B.V, Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk onderzoek (TNO), Nearfield Instruments B.V., Technische Universiteit Eindhoven
• Österreich: EV Group E. Thallner GmbH, Plansee SE
• Rumänien: Universitatea Politehnica din Bucuresti
• Schweiz: Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique, Imina Technologies SA

Förderhinweis

Dieses Projekt wurde durch das Forschungs- und Innovationsprogramm »Horizont Europa« der Europäischen Union unter der Fördervereinbarung Nr. 101111948 gefördert.

Förderkennzeichen: 16MEE0367