Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS
Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS
ALD 3D Nanoelektroden verbinden Zellen mit Schaltungen verbinden
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ALD 3D Nanoelektroden, die biologische Zellen intrazellulär mit integrierten Schaltungen verbinden.

Atomic Layer Deposition

Das Fraunhofer IMS ist Ihr Partner für die Entwicklung von innovativen ALD Prozessen und Materialien für Ihre Anwendung.

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Atomic Layer Deposition

ALD ist ein Abscheidungsprozess, der auf der chemischen Oberflächenreaktionen von mindestens zwei Präkursoren basiert. Der Prozess ermöglicht ein schichtweises Wachstum hochwertiger Schichten mit Dicken im Bereich von 1-100 nm.

Eine stetig wachsende Auswahl an ALD-Materialien ermöglicht neue innovative Sensoranwendungen. Im Rahmen der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) agiert das Fraunhofer IMS als ALD-Kompetenzzentrum. Am Fraunhofer IMS steht die ALD-Technik für 200 mm-Wafer zur Verfügung.

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Von diesen Vorteilen profitieren Sie:

  • Herstellung von Schichten auf Substraten mit komplizierten Geometrien und Strukturen. Die sehr gute Seitenwandbedeckung von ALD-Schichten in Kavitäten mit hohem Aspekt Verhältnis ermöglicht Anwendungen im Bereich von 3D-Technologien (z.B. DRAM).
  • Ultra-dünne Schichten mit einer Genauigkeit der Schichtdicken auf Ångström-Level
  • Die abgeschiedenen ultra-dünnen Schichten sind von hoher Schichtqualität, hoher Dichte und nahezu frei von Pinholes. Dies ermöglicht einen Einsatz als hermetische Schutzschichten für Implantate verschiedenster Art.
  • Maßgeschneiderte Prozessentwicklung für Ihre Anwendung. Wir bieten Ihnen höchste Flexibilität um Prozesse sowohl auf ganze Wafer (bis 200 mm) als auch auf Chiplevel und andere 3D Objekte zu entwickeln.
  • Wir führen Präkrusorscreenings durch, um einen geeigneten ALD Präkursor für Ihre Anwendung zu finden. In Kooperation mit unseren Partnern können auch geeignete ALD Präkursoren entwickelt werden.
  • Eine wachsende Materialvielfalt steht zur Verfügung: Metalle, Oxide, Sulfide und Nitride, 2D Materialien, sowie Anorganische-Organische Hybridmaterialien werden Ihnen durch das Fraunhofer IMS bereitgestellt.
  • Skalierbare Prozesse von Einzelwafer bis zur Batchbeschichtung

Von diesen etablierten Materialien profitieren Sie für Ihre Anwendung

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Material

Temperaturbereich

Typische Filmdicke

Typische Homogenität

Typische Zusammensetzung

Applikationen

Al2O3

80 °C - 300 °C

1 nm - 200 nm

> 98 %

 > 99.5 %

Hochdielektrisches Gate, biokompatible Schutzkapselung
Ta2O5

100 °C - 250 °C 

1 nm - 200 nm

> 97 %

> 98.5 %

Hochdielektrisches Gate, biokompatible Schutzkapselung

ZnO

80 °C - 250 °C

5 nm - 50 nm

> 96 %

> 99.9 %

Halbleiter, aktives Sensormaterial (z. B. Gassensoren)

TiAlCN

380 °C - 400 °C

5 nm - 50 nm

> 90 %

> 80 %

Leiter, Wärmedämmschicht

TiN

300 °C - 400 °C

5 nm - 50 nm

> 85 %

> 92 %

Leiter, Haftvermittler für Metallabscheidung (z. B. Ru)

Ru

300 °C - 325 °C

30 nm - 50 nm

> 95 %

86 % (13 % O)

Metallischer Leiter, Verbindung, Katalysatormaterial

MoS2

100 °C 

10 nm - 40 nm

> 90 %

87% (12% O)

Neues 2D-TMDC, Halbleiter, Kanalmaterial

LiPO

N

 

 300 °C 10 nm - 50 nm > 95 % - Festkörperelektrolyt, integrierte Batterien
TiO2 100 °C 5 nm - 100 nm - - Transparentes dielektrisches Oxid, biokompatible Verkapselung

 

Material

Temperaturbereich

Typische Filmdicke

Typische Homogenität

Typische Zusammensetzung

Applikationen

WS2

300 °C - 350 °C

10 nm - 40 nm

-

85 %

Neues 2D-TMDC, Halbleiter, Sensormaterial
TiO2 / Al2O3

100 °C

 10 nm - 100 nm - - Biokompatibles Nanolaminat, Verkapselung von medizinischen Geräten
AZO - - - - Transparente leitfähige Oxide, LCD, TFT, Photovoltaik
HfO2 - - - - Dielektrikum mit hohem k-Faktor, biokompatible Verkapselung

 

Material

Temperaturbereich

Typische Filmdicke

Typische Homogenität

Typische Zusammensetzung

Applikationen

HfS2

-

-

-

-

Neues 2D-TMDC, Halbleiter, Sensormaterial
Y2O3 - - - - Dielektrikum mit hohem k-Faktor, Schutzkapselung
Cu - - - - Metallischer Leiter, Verbindung in der Mikroelektronik
SiO2 - - - - Gate-Dielektrikum, Isolator in Halbleiterbauelementen

Von diesen ALD Spezialgebieten des IMS können Sie profitieren:

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Da die Prozess-Temperatur bei der ALD-Abscheidung im Vergleich zu herkömmlichen CVD-Verfahren niedrig ist, können ALD-Schichten insbesondere auf Substraten mit integrierten Schaltungen, d. h. auf CMOS-Wafern, abgeschieden werden. Somit kann die ALD-Technologie für unterschiedliche MEMS, NEMS oder CMOS-bezogene Anwendungen eingesetzt werden, wie z. B.:

  • Entwicklung neuer Präkursoren, Prozesse und Materialien für molekulare Sensorik, z.B. Chemiresistive Gassensoren und Biosensoren mit einem Fokus auf Transition Metal Dichalcogenides (2D-TMDC) Materialien wie MoS2 und WS2
  • Kostengünstige 3D-NEMS-Technologien zur Erzeugung freistehender Nanostrukturen auf CMOS-Oberflächen mit höchster Reproduzierbarkeit sind durch das Fraunhofer IMS entwickelt und patentiert worden.
  • Medienresistente Schichten für Sensor-Applikationen wie z. B. Drucksensoren oder zur Verkapselung medizinischer Implantate. Nanolaminate stehen als ALD-Passivierung zur Verfügung. Auf Wunsch können weitere ALD-Materialien am Fraunhofer IMS implementiert werden.
  • Elektrische oder optische Abschirmungen können durch metallische Schichten wie Ruthenium (Ru) hergestellt werden. Darüber hinaus können ALD-Schichten als transparente leitfähige Elektrodenschichten z. B. für optische Sensoren oder Solarzellenanwendungen eingesetzt werden.

Unsere Technologien – Innovationen für Ihre Produkte

3D Integration

3D-Integration mittels Wafer-zu-Wafer-Bonding (W2W) und Chip-zu-Wafer-Bonding (C2W) ermöglicht eine Kostenreduktion durch eine höhere Integrationsdichte und kürzere Verbindungsweg.

3D Integration

Mikrobolometer

Technologie-Prozess zur Herstellung von kundenspezifischen ungekühlten Infrarotsensoren für Anwendungen im Wellenlängenbereich 3 µm bis 5 µm oder 8 µm bis 14 µm.

Mikrobolometer

Vakuum Chip-Scale-Package

Wir haben mit der Vakuum-Chip-Scale-Packages Technologie (CSP) das kleinstmögliche Vakuumgehäuse für ungekühlte IR-Imager realisiert.

Vakuum Chip-Scale-Package

Drucksensoren

Wir betreiben Prozesse zur Herstellung von Drucksensorsystemen sowohl in der CMOS- als auch der MST-Fertigungslinie.

Drucksensoren

SPAD im Fokus

Spezielle Mikrolinsen erhöhen den Füllfaktor von SPADs um einen Faktor 7.

SPAD im Fokus
 

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