Fraunhofer entwickelt neues Verfahren für Mikrochip-Herstellung

Das Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT und die IMS Nanofabrication GmbH haben gemeinsam eine bahnbrechende Technologie für die Mikrochip-Herstellung entwickelt. Diese neue Methode ermöglicht die Produktion kleinerer und leistungsfähigerer Chips und verschiebt bisherige Grenzen der Miniaturisierung.

Die im April 2021 vorgestellte Forschung konzentriert sich auf ein mikro-elektromechanisches System (MEMS) als Schaltelement. Dieses Element ist eine Schlüsselkomponente eines neuen Elektronen-Multi-Beam-Maskenschreibers, einem entscheidenden Gerät für die Produktion der neuesten Mikrochip-Generation. Während die Industrie kontinuierlich kleinere und leistungsfähigere Mikrochips angestrebt hat, stießen die Fertigungstechnologien an ihre physischen Grenzen.

Das neue Verfahren ermöglicht Prozessgrößen von sieben Nanometern und darunter, eine Verbesserung gegenüber der bisherigen Grenze von knapp unter zehn Nanometern. Diese Errungenschaft ist weltweit einzigartig und macht den Elektronen-Multi-Beam-Maskenschreiber zur einzigen derzeit verfügbaren Technologie, die eine weitere Miniaturisierung von Chips ermöglicht. IMS Nanofabrication GmbH hat diese Technologie genutzt, um seine Marktführerschaft zu festigen.

Im Kern der Technologie befindet sich das von Fraunhofer ISIT entwickelte MEMS-Schaltelement. Anstatt eines einzelnen Strahls zum Schreiben von Maskenstrukturen verwendet die neue Methode über 262.000 simultane Elektronenstrahlen. Jeder einzelne Strahl kann durch spezielle Steuerelektroden präzise gesteuert und umgeleitet werden, was die Erstellung komplexer Strukturen bei hoher Geschwindigkeit und Auflösung ermöglicht.

Diese Entwicklung wurde mit dem Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2021 ausgezeichnet. Die Technologie ermöglicht nicht nur eine weitere Miniaturisierung von Mikrochips, sondern hat auch zu erheblichem wirtschaftlichem Erfolg für IMS geführt, mit einem Jahresumsatz von rund 400 Millionen US-Dollar durch diese Technologie. Der industrielle Umsatz von Fraunhofer ISIT ist ebenfalls auf über eine Million Euro pro Jahr gestiegen.