Das Forschungsprojekt „Anlagen- und Prozessentwicklung für die Atomlagenabscheidung Aluminium-basierter Dünnfilme für Barriere, Aktorik und Elektronik – MultiALD“ entwickelt neue Verfahren zur Herstellung von Dünnschichten auf Basis des Ausgangsstoffs Trimethylaluminium (TMA) mithilfe von Atomlagenabscheidung (ALD).

Beteiligt sind sächsische Partner aus Industrie und Forschung:

• die scia Systems GmbH aus Chemnitz
• die FAP Forschungs- und Applikationslabor Plasmatechnik GmbH
• die InfraTec GmbH aus Dresden
• das Zentrum für Mikro- und Nanotechnologien der Technischen Universität Chemnitz
• sowie das Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme in Chemnitz.

Im Vorhaben MultiALD werden die vielfältigen Möglichkeiten des Ausgangsstoffes Trimethylaluminium durch gezielt einstellbare, spezielle Eigenschaften genutzt. Die Materialien werden mittels Atomlagenabscheidung auf beliebig geformte Oberflächen aufgetragen und für zwei dezidierte Anwendungen untersucht. Während des ALD-Prozesses entstehen bekannte Materialien wie Aluminiumoxid (Al₂O₃) und Aluminiumnitrid (AlN). Zusätzlich werden organisch-anorganische Hybridmaterialien, s.g. Alucone, konzipiert und neu entwickelt.

Hochtransparente Feuchtebarrieren für MEMS

Ein wesentlicher Anwendungsbereich ist die Abscheidung mehrlagiger ultradünner Schichten als Feuchtebarriere. Schon geringe Mengen an Umgebungsfeuchte können zur Degradation empfindlicher mikroelektronischer Bauteile führen. Die im Projekt anvisierte Versiegelung soll neben dem Feuchteschutz auch eine hohe optische Transparenz aufweisen, z.B. für IR-Detektoren. Ziel der Arbeiten ist somit die Entwicklung eines hochtransparenten Materialsystems, welches zuverlässigen Schutz und hervorragende optische Eigenschaften kombiniert.

Piezoelektrische Schichten aus kristallinem AlN

Ein weiterer Schwerpunkt der Forschung liegt auf dem Material Aluminiumnitrid (AlN) auf strukturierten Oberflächen. Kristallines AlN ist ein piezoelektrisches Material. Es lässt sich durch Anlegen einer elektrischen Spannung strecken bzw. stauchen. Diese Eigenschaft wird genutzt, um mikromechanische Bauelemente (MEMS) zu bewegen und gezielt anzusteuern. Dafür wird im Projekt eine besondere Prozessvariante der plasmagestützten Atomlagenabscheidung entwickelt, um AlN in kristalliner Phase abzuscheiden.

Mit dem Projekt MultiALD können Unternehmen und Forschungseinrichtungen in Sachsen neuartige Technologien auf Basis von Trimethylaluminium für unterschiedliche Anwendungen in nur einer Prozessanlage entwickeln.