6. GMM-Workshop MNI Integration von Nanostrukturen wird industriell

More Moore und More than Moore - leichter möglich durch MNI.
More Moore und More than Moore - leichter möglich durch MNI.

Die Mikro-Nano-Integration könnte dazu beitragen, dass ­More-than-Moore-Strategien sich künftig realisieren lassen. Die noch bestehenden Hürden von den theoretischen Erkenntnissen hin zum praktischen Einsatz wurden im Rahmen eines Workshop diskutiert.

Der zunehmende Einsatz der Mikro-Nano-Integration (MNI) in verschiedenen Anwendungen bringt Chancen und Herausforderungen mit sich. Diese standen im Fokus eines Workshop, zu dem die GMM namhafte Experten nach Duisburg eingeladen hatte. Gastgeber der Veranstaltung war das Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme. Dessen stellvertretender Institutsleiter Prof. Holger Vogt ist auch Mitglied des GMM-Fachausschusses Mikro-Nano-Integration. Ein zentrales Ergebnis des Workshop war, dass sich Mikroelektronik- und More-than-Moore-Technologien immer stärker in Elektroniksystemen vereinen. Wie der Chairman des Workshop, Prof. Martin Hoffmann vom Institut für Mikro- und Nanotechnologien der Technischen Universität Ilmenau, in seinem Vorwort hervorhob, gibt es inzwischen zahlreiche technologische Ansätze für die Integration von Nanostrukturen in Mikro­systeme, darunter beispielsweise Ansätze zur dreidimensionalen Integration. Solche Ansätze stellen eine Basis für die weitere Entwicklung auf diesem Gebiet dar – die Forschung dazu ist noch lange nicht abgeschlossen.

Dass die Bandbreite der im Bereich der MNI diskutierten Ansätze groß ist, wird klar, wenn man sich die auf dem Workshop behandelten Themen ansieht. Einige der Workshop-Themen werden im Folgenden aufgegriffen.

Aktuelle Herstellungsverfahren

Der Gastgeber, das Fraunhofer IMS in Duisburg, zeigte unter anderem, wie sich Nanostrukturen mit Hilfe von Post-CMOS-Prozessen wie der Atomlagen-Deposition (ALD) auf die Mikroelektronik aufbringen lassen. Solche Ansätze sind eine wichtige Voraussetzung, um die Vorteile von Nanostrukturen in Mikrosystemen – insbesondere die sensorische Empfindlichkeit – durch sehr kurze Wege zwischen Sensorik und Auswertungselektronik nutzen zu können. Neben der More-Moore-Strategie wird damit auch die More-than-Moore-Strategie ein immer konkreteres und realistischeres Ziel. Das Institut für Photonische Technologien in Jena präsentierte eine Multi-Beam-Technologie für die Elektronenstrahl-Lithografie, mit der es möglich ist, Nanostrukturen hochparallel über Blenden zu belichten und dabei den Durchsatz erheblich zu steigern. Dieses Verfahren zielt darauf ab, individuelle Nanostrukturen künftig mit akzeptablem Zeiteinsatz und vertretbaren Kosten auch auf große Flächen übertragen zu können. Demonstriert wurde die Technologie für Wafer-basierte plasmonische Sensorflächen in der ultrasensitiven Molekülspektroskopie.

Wissensplattform zur MNI

Die Nanotechnologie zeichnet sich durch eine hohe Innovationsgeschwindigkeit aus, jedoch findet sie sich in weiten Teilen nur in internationalen wissenschaftlichen Veröffentlichungen wieder. Schwierig ist nach wie vor der Transfer der Erkenntnisse in die Arbeitsprozesse und in die Entwicklung kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU). Um den Informationsfluss zu verbessern, wurde an der Technischen Universität Ilmenau die Wissensplattform NanoTec­Learn geschaffen. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt verfolgt das Ziel, die Integration von Wissen zur Mikro- und Nanotechnologie in den betrieblichen Alltag zu erleichtern und die Qualifizierung im Bereich der Mikro-Nano-Inte­gration zu verbessern.

Die Wissensplattform greift typische Fragestellungen aus dem Arbeitsalltag der Mikro-Nano-Integration auf. Dazu wurde der Bedarf zahlreicher KMU konkret erfasst, gebündelt und in kleine Lernmodule übersetzt, die im beruflichen Alltag genutzt werden können.

Kleinste Wasserstoffmengen

Einen interessanten Beitrag zur Sensorik lieferten Forscher der TU Ilmenau in einem Gemeinschaftsprojekt mit der Münchner Airbus Group Innovations. Im Fokus steht die Entwicklung eines neuartigen MEMS-Sensors zur Detektion kleinster Wasserstoff-Konzentrationen. Das Projekt wurde wegen des zunehmenden Einsatzes von Wasserstoff als Treibstoff ins Leben gerufen. Dadurch wird die Entwicklung hochsensitiver Detektoren erforderlich, um eventuell auftretende Leckagen frühzeitig zuverlässig lokalisieren zu können. Der Sensor basiert auf katalytischen Nanostrukturen aus Platin, die mittels Dünnschichttechnik auf eine dreidimensional strukturierte Siliziumoberfläche aufgedampft werden. Diese besitzt eine nadelförmige Oberflächenstruktur, weshalb die Strukturform auch als „Silicon Grass“ bezeichnet wird. Die Nachweisgrenze für Wasserstoff wird mit 200 ppm angegeben. Wesentliche Vorteile des Sensors sind die geringe Leistungsaufnahme und die geringe Arbeitstemperatur, die ihn für mobile Anwendungen prädestinieren.

Gesammelte Beiträge
Alle Beiträge des GMM-Workshop wurden zu einem Fachbericht zusammengefasst, der im VDE-Verlag erschienen ist: VDE/VDI-Gesellschaft Mikroelektronik, Mikrosystem- und Feinwerktechnik (GMM) (Hrsg.): GMM-Fachberichte: Beiträges des 6. GMM Workshops, 5.–6. Oktober 2016 in Duisburg. 187 Seiten, Slimlinebox, CD-ROM, ISBN 978-3-8007-4278-3.

 

 

 

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