3D Mikrofertigung

• Subject Area: Systems Engineering
• Term: Funded in 2023
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 527822057

Zur Herstellung höchstaufgelöster Hybridsysteme soll ein Präzisions-Nanofertigungssystem beschafft werden welches es erlaubt planare und dreidimensionale Nanostrukturen zu realisieren. Das System, bestehend aus einem Gerät für die Elektronenstrahllithographie (EBL) kombiniert mit einem Gerät für die 3D Mikrofabrikation (3DMF), wird im Rahmen der Berufung von W. Pernice an die Universität Heidelberg beantragt und soll die Arbeitsfähigkeit der Arbeitsgruppe sicherstellen, sowie als Nukleationspunkt für neue Forschungsaktivitäten im Bereich der Nano- und Quantentechnologie dienen. Mit dem Präzisions-Nanofertigungssystem sollen großflächige photonische, elektronische und hybride Nanostrukturen realisiert werden. Planare Bausteine sollen mittels EBL lithographisch hergestellt werden, wobei über eine hohe Taktrate komplexe Chipsysteme auf Waferebene ermöglicht werden sollen. Innerhalb der Chipsysteme sollen Nano- und Mikrostrukturen mit Variationen über mehrere Größenordnungen kombiniert werden, wobei Nanostrukturen mit lokalen Abmessungen unter 10 nm innerhalb großer EBL-Schreibfelder eingebettet werden sollen. Für den Betrieb des Systems mit vielen Nutzern unterschiedlicher Arbeitsgruppen soll ein schneller Schreibzyklus kurze Schreibzeiten ermöglichen. Über Präzisionsalignment gegenüber EBL-gefertigten Bausteinen soll mittels 3DMF die Erweiterung in die dritte Dimension geschaffen werden, für Freiformkomponenten mit Dimensionen deutlich unter einem Mikrometer. Entscheidend für die hybride Integration von Chipystemen mit vielen Einzelkomponenten ist ein hoher Parallelisierungsgrad, der über 3D Laserlithographie und Graustufenlithographie in höchster Oberflächenqualität erreicht werden soll. Die Kombination der Präzisionsfertigungsansätze für 2D und 3D Nanostrukturen soll auf dem in der Arbeitsgruppe Pernice genutzten Konzepts für Photonisches Computer Aided Design (PCAD) aufbauen, welches es erlaubt flexibel beide Fertigungsmethoden in einer gemeinsamen Layoutsprache zu verbinden. Das Präzisions-Nanofertigungssystem soll in die vorhandene Infrastruktur zur Nanofertigung an der Universität Heidelberg eingebettet werden. Die am Kirchhoff-Institut für Physik (KIP), dem European Institute for Neuromorphic Computing (EINC), dem Institute for Molecular Systems Engineering and Advanced Materials (IMSEAM) und dem Institut für Technische Informatik (ZITI) vorhandenen Ressourcen zur Nanofertigung werden gemeinschaftlich auch von Forschungsgruppen aus dem benachbarten Physikalischen Institut und den Exzellenzclustern STRUCTURES und 3DMM2O genutzt. Somit steht die neue Infrastruktur einem breiten Nutzerkreis zur Verfügung, der kontinuierlich erweitert werden soll. Das System soll als multi-User Gerät betrieben werden und die Möglichkeiten für die Präzisionsnanofertigung an der Universität Heidelberg entscheidend stärken.

• DFG Programme: Major Research Instrumentation
• Major Instrumentation: 3D Mikrofertigung
• Instrumentation Group: 0910 Geräte für Ionenimplantation und Halbleiterdotierung
• Applicant Institution: Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
• Leader: Professor Dr. Wolfram Hans Peter Pernice