Eine neue Forschungsinitiative an der Technischen Universität Ilmenau zielt darauf ab, umweltschädliche Chemikalien in der Mikroelektronik zu reduzieren. Unter der Leitung von Dr. Ulrike Brokmann (Materialwissenschaft), Dr. Christoph Weigel (Mikrosystemtechnik) und dem Promotionsstudenten Anant Bhardwaj konzentriert sich das Team auf die Entwicklung innovativer Ansätze zur Verbesserung der Prozesse des reaktiven Ionenätzens (RIE). Diese Technologie ist entscheidend für die Mikrochipfertigung und birgt erhebliches Potenzial zur Minimierung des Einsatzes schädlicher Chemikalien.
Das Forschungsteam möchte insbesondere die Verwendung von fluorhaltigen und klimaschädlichen Prozessgasen reduzieren. Dabei stehen neue Gasmischungen und eine verbesserte Prozesskontrolle im Fokus. Die Wissenschaftler untersuchen auch die Wechselwirkungen zwischen Material und Ätzprozess, um schädliche Emissionen weiter zurückzuführen. Ein weiteres Highlight der Studie ist die Verwendung von Glas als Material, das in der Mikroelektronik bislang nur selten zur Anwendung kam. Ziel ist es, die präzise Bearbeitung von silikatischen Gläsern und Glaskeramiken ohne den Einsatz schädlicher Prozessgase zu untersuchen.
Umweltfreundliche Alternativen in der Mikroelektronik
In ihren Erklärungen hat Dr. Weigel das große Potenzial von Glas in der Mikroelektronikfertigung betont. Man möchte Grundlagen schaffen, um umweltfreundlichere Mikro- und Nanostrukturierungsprozesse zu entwickeln, ohne dabei Leistungseinbußen zu riskieren. Die Forschungsergebnisse könnten nicht nur für die Mikroelektronik von Bedeutung sein, sondern auch weitreichende Anwendungen in der Mikrosystemtechnik haben.
Parallel zeigt die Fraunhofer-Gesellschaft mit ihrem Institut für Elektronik-Nanotechnologie (ENAS) umfangreiche Prozesses zur Strukturierung unterschiedlichster Oberflächen auf. Hier werden reaktive Ionenätzprozesse genutzt, um die gewünschten Materialien mit höchster Präzision zu bearbeiten. Die Ätzungen werden in Reinräumen durchgeführt, die für Wafergrößen von 100 mm, 150 mm und 200 mm geeignet sind. Die Bandbreite der strukturierten Materialien reicht von Siliziumbis hin zu porösen Dielektrika.
Nachhaltigkeit in der Elektronik
Die aktuellen Entwicklungen in der Mikroelektronik stehen im Kontext einer breiteren Diskussion über die Nachhaltigkeit digitaler Technologien. Eine Studie von Bitcom, veröffentlicht im Jahr 2021, hebt hervor, dass digitale Technologien den Treibhausgasausstoß bis 2030 um bis zu 34% reduzieren können. Dennoch war der Energieverbrauch von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) im Jahr 2019 für 3,7% der globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich. Dieser Entwicklungen unterstreicht die Dringlichkeit, nachhaltige Lösungen im Bereich der Mikroelektronik zu finden.
Ein wichtiger Aspekt der Nachhaltigkeit ist die Berücksichtigung umweltfreundlicher Herstellungsverfahren während des Entwicklungsprozesses. In Deutschland und Europa gibt es verschiedene Initiativen, wie das Kompetenzzentrum GreenICT@FMD, das Elektronikkompetenz bündelt und den Transfer von Forschungsergebnissen zu grünen IKT-Systemen fördert.
Ein wichtiger Schritt in diese Richtung ist die Forschung zu energieeffizienten Kommunikationssystemen, insbesondere für zukünftige 6G-Netzwerke. Darüber hinaus ist die Entwicklung ressourcenschonender Verfahren zur Datenverarbeitung von zentraler Bedeutung für die Zukunft der IKT.
Die Verbindung von Forschung, Wissenschaft und Wirtschaft wird als Schlüssel für die Etablierung nachhaltiger Technologien gesehen. Insofern ist die Initiative der TU Ilmenau nicht nur ein lokal begrenzter Fortschritt, sondern könnte auch Impulse für das gesamte Feld der Mikroelektronik und darüber hinaus geben.
Fraunhofer ENAS informiert über …
Elektronikforschung skizziert …
