Im Februar 2022 haben die AMO GmbH und die 2D-Experimental Pilot Line einen Aufruf für ihren ersten Multiprojekt-Waferlauf gestartet. Entwickler von Graphen-basierten Sensoren haben jetzt die einmalige Chance, ihr Bauelement im großem Maßstab und zu moderaten Kosten zu testen.

Graphen verfügt über eine Reihe von Eigenschaften, die es zu einer idealen Plattform für die Entwicklung hochempfindlicher Sensorgeräte machen. In den letzten zehn Jahren gab es eine Vielzahl wissenschaftlicher Veröffentlichungen, die die herausragende Leistung von Graphen-basierten Sensoren auf Einzelbauelement-Ebene belegen. Was noch fehlt, um diese wissenschaftlichen Fortschritte in reale Anwendungen umzusetzen, ist ein zuverlässiges Herstellungsverfahren für die Massenproduktion. Und dieser Herausforderung stellt sich die 2D-Experimental Pilot Line (2D-EPL).

Die 2D-EPL ist ein von der Europäischen Kommission mit 20 Millionen Euro gefördertes Projekt, das zeigen soll, wie man Geräte auf der Basis von Graphen und anderen zweidimensionalen Materialien so herstellen und in großem Maßstab produzieren kann, dass sie für den Markt interessant werden. Um dieses Ziel zu erreichen, bringt der 2D-EPL wichtige europäische Akteure entlang der gesamten Wertschöpfungskette zusammen, von Werkzeugherstellern über Materialanbieter bis hin zu Halbleiterproduktionslinien: Aixtron Ltd. und Oxford Instruments (Großbritannien), imec (Belgien), AMO GmbH, iHP GmbH, Micro Resist Technology GmbH, Aixtron SE und Suss Microtech (Deutschland), Graphenea (Spanien), und VTT (Finnland).

Die Eckpfeiler von 2D-EPL sind fünf projektübergreifende Wafer-Läufe. Bei jedem dieser Läufe werden verschiedene Universitäten, Forschungsinstitute und Unternehmen die Möglichkeit haben, ihre Bauelemente auf einem Wafer-Chip kundenspezifisch bearbeiten zu lassen, basierend auf einem Modell der Kostenteilung zwischen Nutzern und Dienstleistern. Der erste projektübergreifende Waferlauf wird im Reinraum der AMO GmbH verarbeitet und ist für Sensoranwendungen bestimmt.

"Dies ist eine großartige Gelegenheit für Entwickler, ihr Bauelement in großem Maßstab und zu angemessenen Kosten zu testen", sagt Dr. Gordon Rinke, Projektleiter von 2D-EPL bei AMO.  "Es ist eine Chance für sie, ein großes Produktionsvolumen zu testen, große Mengen an Daten zu sammeln und Fragen wie Reproduzierbarkeit und Ausbeute zu testen. Und für uns, als Partner des 2D-EPL-Projekts, ist es eine Chance, die Stabilität unseres Prozesses zu demonstrieren und die Bedürfnisse potenzieller zukünftiger Kunden besser zu verstehen."

Der erste Waferlauf bei AMO nutzt den von dem Unternehmen entwickelten Basisprozess zur Herstellung von Graphen-Feldeffekttransistoren auf 200 mm Siliziumwafern. Benutzer können Chips auf dem Wafer buchen und sie innerhalb einer Reihe von Spezifikationen individuell bearbeiten lassen. Zu den Anpassungsoptionen gehören die Möglichkeit eines lokalen oder globalen Backgates sowie die Verkapselung - mit oder ohne Graphen-Flächenöffnung. Neben der Herstellung umfasst der Lauf auch die Möglichkeit der spektroskopischen und elektrischen Charakterisierung der gebauten Bauelemente.

Der Aufruf für die Teilnahme am ersten Multiprojekt-Waferlauf begann am 1. Februar und endet am 30. Juni 2022. AMO wird eine Bibliothek von Bauteildesigns zur Verfügung stellen, die als Grundlage für Modifikationen verwendet werden können, und mit erfolgreichen Bewerbern unter einer Geheimhaltungsvereinbarung beim Design der Chips zusammenarbeiten. "Die Ausschreibung endet offiziell im Juni, aber wir werden fortlaufend mit Interessenten für den Wafer Run in Kontakt treten", sagt Rinke. "Die erste Anfrage ist in jedem Fall unverbindlich und dient beiden Seiten, um zu sehen, ob ein gegenseitiger Nutzen besteht."

Insgesamt wird der 2D-EPL bis 2024 fünf projektübergreifende Waferläufe anbieten - zwei bei AMO (Lauf 1 und 3), zwei bei VTT (Lauf 2 und 4) und einen bei imec (Lauf 5). "Alle Läufe zielen auf eine andere Zielanwendung und einen anderen Grad an Komplexität des Bauelements und der Prozesstechnologie ab", erklärt Prof. Max Lemme, wissenschaftlicher Direktor der AMO GmbH und Mitglied des Lenkungsausschusses von 2D-EPL. "Die Anforderungen an die Materialqualität von Sensoren auf Graphenbasis sind etwas weniger streng als bei anderen elektronischen Bauteilen, und es bestehen kurz- bis mittelfristig gute Chancen für eine Marktdurchdringung. Deshalb beginnen wir mit einem Lauf, der ausschließlich für Sensoren auf Graphenbasis bestimmt ist. Aber wir werden auch jeden Durchlauf nutzen, um die Prozesse und Arbeitsabläufe für den nächsten zu verbessern. Unser endgültiges Ziel ist es, zu zeigen, dass es möglich ist, eine breite Palette von Geräten auf der Grundlage zweidimensionaler Materialien in einer Weise herzustellen, die für die Industrie interessant ist, und jeder projektübergreifende Waferlauf soll einen Meilenstein in diese Richtung setzen."    

Mehr Informationen (in English)

2D-Experimental Pilot Line

First multi-project wafer run (MWP-1) 

Application form (non-binding)

Das 2D-EPL-Projekt wird durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union unter der Fördervereinbarung Nr. 952792 finanziert.

Pressemitteilung der AMO vom 18.02.2022.