Um die Position der europäischen Halbleiter- und Elektronikindustrie im globalen Wettbewerb zu stärken, haben elf Institute des Fraunhofer-Verbunds Mikroelektronik* – unter Ihnen das Fraunhofer ISIT – gemeinsam mit zwei Instituten der Leibniz-Gemeinschaft im vergangenen Jahr ein Konzept für eine standortübergreifende Forschungsfabrik für Mikro- und Nanoelektronik erarbeitet. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert die dazu nötigen Investitionen in Höhe von 280 Millionen Euro für die Fraunhofer- Gesellschaft und 70 Millionen Euro für die Leibniz-Gemeinschaft.

Modernstes Equipment für das Fraunhofer ISIT

Die Investitionen für das Fraunhofer ISIT in Höhe von 19,3 Mio Euro dienen der Modernisierung und dem Ausbau der Reinraumausstattung mit den Schwerpunkten Leistungselektronik und neuartige Sensorsysteme. Im ISIT werden so Technologien entwickelt, die in zukünftigen Bauteilen und neuen elektronischen Systemen eingesetzt werden.

In der Leistungselektronik wird das ISIT Anlagen für die Erschließung von Gallium-Nitrid als neue Materialbasis für innovative Leistungsbauelemente bereitstellen, die es bisher am Institut nicht gab. Silizium-Leistungsschalter sind zwar technologisch ausgereift, jedoch sind die elektrischen Eigenschaften der Transistoren bereits am theoretischen Limit angelangt. GaN bietet gegenüber dem Silizium eine Reihe von Vorteilen für die Herstellung von Leistungsbauelementen.

GaN-Leistungsschalter werden zentrale Elemente für leistungselektronische Module, z. B. Stromrichter in elektrisch betriebenen Fahrzeugen oder in Photovoltaik- und Windenergieanlagen, und sie helfen diese Systeme deutlich leistungsfähiger und langlebiger zu machen.

„Zur Zeit ist dieses Material jedoch recht schwer bearbeitbar und es besteht noch großer Entwicklungsbedarf, damit sich GaN für die Herstellung von Leistungsbauelementen industriell durchsetzen kann“, sagt Prof. Holger Kapels, ISIT-Geschäftsfeldleiter Leistungselektronische Systeme.

Konkret geht es am ISIT um Geräte zur Strukturierung und zum Beschichten von GaN-Substraten sowie um Geräte zur Vermessung und der elektrischen Charakterisierung von GaN-Leistungsbauelementen. Neben der Messtechnik werden auch aufwändige Rechnerprogramm zur Simulation physikalischer Abläufe und Prozesse beschafft.

Auch für die Entwicklung von Sensoren und Aktoren werden neue Anlagen angeschafft, um weiterhin innovative Technologien entwickeln zu können, die sich in industrielle Fertigungsverfahren überleiten lassen. Beschafft werden Geräte zum Aufbringen von piezoelektrischen und magnetischen Materialien auf Silizium, Aufdampfanlagen für spezielle optische und Infra-Rot Beschichtungen und Ofensysteme, in denen Wafer aus Glas viskos spezifisch geformt werden können.

Das ISIT kann mit diesem neuen Gerätepark der Industrie zukunftsweisende Fertigungsverfahren anbieten und ist in der Lage neuartige Bauelemente wie etwa Magnetfeldsensoren, optische Mikroscanner oder Mikrolautsprecher zu entwickeln und in die Produktion zu überführen.

Das FMD-Engagement des Bundes gibt dem ISIT die Möglichkeit, sein Equipment in den nächsten drei Jahren auf den neuesten Stand zu bringen. Auch wenn einzelne Fertigungsanlagen im Rahmen des 2015 abgeschlossenen Neubauprojektes beschafft wurden, ist der überwiegende Teil der ISIT-Forschungsanlagen seit acht Jahren, teilweise deutlich länger im Betrieb. Dadurch verfügt das ISIT in Teilen nicht mehr über State-of-the-Art Technik moderner Halbleiterproduktion. „Die Halbleiterbranche gehört zu den Industrien mit der höchsten Komplexität und der schnellsten Abfolge von neuen Technologien. Modernste Prozessgeräte werden in der Wirtschaft in fünf bis maximal sieben Jahren abgeschrieben und durch neue Generationen ersetzt“, erläutert ISIT-Leiter Dr. Axel Müller-Groeling die Situation.

* Fraunhofer-Einrichtung für Mikrosysteme und Festkörper-Technologien EMFT, Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS, Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR, Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI, Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF, Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB, Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS, Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS, Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT, Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM