DANAE - Dünnschicht- und Abgleichtechnologien für die nanoskalige Akustoelektronik

Ziel des Verbundprojektes ist es, gemeinsam mit dem Partner Scia Systems GmbH Dünnschicht- und Abgleichtechnologien für akusto- elektronische Bauelemente der Hochfrequenztechnik zu entwickeln.

Ziel des Fraunhofer FEP ist dabei die Entwicklung von Einrichtung und Verfahren, um die erforderlichen Schichtsysteme in der gewünschten Qualität in einem industriell für einen Substratdurchmesser von bis zu 200mm (8") nutzbaren Verfahren mit wirtschaftlich relevanten Abscheideraten herzustellen.

Ein wesentliches Teilziel ist ein Verfahren zur Abscheidung piezoelektrisch wirksamer AIN- und AIScN- Schichten als aktive Schichten in akustoelektrischen Bauelementen, sogenannten Bulk Acoustic Wave (BAW) Filtern. Diese Schichten müssen nicht nur piezoelektrisch hoch wirksam sein, sondern gleichzeitig eine Reihe weiterer Anforderungen an Struktur und mechanische Eigenschaften homogen über die gesamte Substratfläche erfüllen. Ein weiteres wesentliches Teilziel ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Abscheidung akustisch wirksamer Schichten, deren Funktion darin besteht, die Temperaturabhängigkeit einer weiteren Klasse akustoelektischer Hochfrequenzbauelemente, sogenannter Surface Acoustic Wave (SAW) Filter, zu kompensieren. Die dafür avisierten Si02 und Si3N4-Schichten müssen exzellente mechanische und akustische Eigenschaften aufweisen, um die gewünschte Temperaturkompensation zu ermöglichen ohne jedoch eine starke Einfügedämpfung zu verursachen.

SAW- und BAW- Bauelemente sind mit wachsendem Bedarf gefertigte Massenprodukte, die beispielsweise in Mobiltelefonen zum Einsatz kommen. Dabei steigen die Anforderungen an die Bauelemente und werden sich zukünftig nur mit hochentwickelten Verfahren der Dünnschichttechnik erfüllen lassen. Mit einem erfolgreichen Abschluss des Projektes möchte das Fraunhofer FEP ein attraktiver Partner für zukünftige Entwicklungsaufgaben auf diesem Gebiet werden.

Wissenschaftlich-technisch wird ein erfolgreicher Abschluss des Projektes auch für zahlreiche weitere Aufgaben relevant sein. So sind die piezoelektrisch aktiven Schichten für die Ultraschallmikroskopie, die Mikrofluidik oder die Mikro-Energiegewinnung interessant. Die verbesserten Eigenschaften der Si02- und Si3N4-Schichten werden auch für andere Anwendungen als Schutz-, Barriere- und lsolationsschichten von Bedeutung sein.

Das Fraunhofer FEP hat in den vergangenen Jahren wesentlich an der Einführung des reaktiven Puls-Magnetron-Sputterns in die industrielle Praxis mitgewirkt und dabei Magnetron-Sputterquellen, Quellen zur gepulsten Energieeinspeisung sowie spezielle Steuer- und Regelungstechnik entwickelt.

Wir erforschen und entwickeln aber auch innovative Verfahren zur Nutzung von Elektronenstrahlen hoher Leistung und dichter Plasmen in Produktionsprozessen für die Oberflächentechnik. Dabei stehen praktische Fragestellungen wie Prozessmonitoring, Qualitätskontrolle, Reproduzierbarkeit, Aufskalierung und Wirtschaftlichkeit im Vordergrund. Am Institut liegen umfangreiche Erfahrungen bei der Umsetzung wissenschaftlicher Ergebnisse in die Produktion vor. Speziell im Bereich Präzisionsbeschichtung bestehen langjährige Erfahrungen zu Beschichtungsprozessen für die Optik, Elektronik und Sensorik.