MIKRO-NANO-INTEGRATION

Dieses Thema bildet einen der langfristigen, übergreifenden Schwerpunkte der eigenen Forschung; seit 2007 leitet Prof. Dr.-Ing. Martin Hoffmann den Fachausschuss 4.7 Mikro-Nano-Integration der VDE Fachgesellschaft GMM.

Es zeichnet sich insbesondere ab, dass im Rahmen der More-than-Moore Strategie hier auch der Integration von Post-CMOS-Nanostrukturen auf Mikroelektronik-Wafern eine Schlüsselrolle zukommen wird. Da moderne Foundries der Mikroelektronik aber fast vollständig auf 200 mm Substrate umgestellt sind, besteht in diesem Bereich die Notwendigkeit, zumindest in einigen Kernprozessen auch 200 mm Wafer handhaben bzw. zumindest in die Anlagen laden zu können. Eine vollständig homogene Strukturierung oder gar automatisierte Handhabung ist dazu nicht notwendig, da es zunächst um Machbarkeitsstudien gehen wird, Hierzu gehört auch das neue Feld der zweidimensionalen Materialsysteme an, das als eigener Schwerpunkt in der Mikro-Nano-Integration bearbeitet wird.

Mit Hilfe der Mikrosystemtechnik ist inzwischen auf vielfältige Weise die Integration von Nanostrukturen in Mikrosysteme möglich, so u.a. durch geeignete selbst- oder fremdmaskierte Plasmaätzverfahren. Hierzu wurde u.a. ein mittels optischer Emissionsspektroskopie kontrollierter Ätzprozess für Si-Gras-Nadeln erforscht, der die Grundlage für selbstorganisierende Nanostrukturen bildet. In Kombination mit Nanoimprint-Lithografie (NIL) und Atomlagen-Abscheidung (ALD) sind hier viele Anwendungen adressierbar, die vom extrem großen Oberflächen-zu-Volumenverhältnis von Nanostrukturen profitieren. Anwendungen, die hier derzeit im Vordergrund stehen, sind dabei Si-Gras mit zusätzlichen Beschichtungen für die Medizintechnik und Biologie (be- und entnetzende Eigenschaften, Fragen des Zellwachstums auf Nano-Oberflächen) sowie als Infrarot-optische Grenzflächen mit entspiegelnden bzw. hoch emittierenden Eigenschaften.

An dieser Stelle werden auch Verknüpfungen innerhalb der RUB, insbesondere zum Zentrum für Grenzflächendominierte Höchstleistungswerkstoffe (ZGH)Research Department „Plasmas with Complex Interactions” und Materials Research Department. Die Mikro-Nano-Integration basiert im Wesentlichen auf den zuvor aufgeführten Technologien, um sie auch für kleine und mittlere Unternehmen zugänglich zu machen, ergänzt um inzwischen verfügbare Prozesstechnologien wie Nano-Imprint-Lithografie (als Add-On der UV-Lithografie), Elektronenstrahl-Lithografie, modifiziertes tiefes Si-Ätzen und Atomic-Layer Deposition (ALD) sowie hochauflösende Rasterelektronenmikroskopie.