Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) des BMWK: Erforschung der galvanischen Aluminiumabscheidung mit Additiven in 3 dimensionalen Strukturen - AlAddin

Die Halbleiterindustrie ist eine zentrale Grundlage für die Digitalisierung, Elektrifizierung und Entwicklung zukünftiger Technologien. Durch die zunehmende Integration unterschiedlicher Halbleiterkomponenten müssen Technologien aus verschiedenen Foundries und Prozesswelten miteinander verbunden werden. Dabei entstehen jedoch Herausforderungen, da unterschiedliche Halbleitertechnologien verschiedene Metalle für elektrische Verbindungen einsetzen, beispielsweise Gold in III/V-Technologien, Kupfer in der CMOS-Technologie und Aluminium im MEMS-Bereich. Aluminium bietet hierbei einen besonders interessanten Ansatz für die technologieübergreifende Integration, da es mit verschiedenen Prozesslinien kompatibel ist und keine wesentlichen negativen Auswirkungen auf die elektrischen Eigenschaften der Bauteile verursacht. Dadurch kann Aluminium als gemeinsames Verbindungsmaterial zwischen ansonsten schwer kompatiblen Technologien dienen. Besonders die elektrochemische Abscheidung von Aluminium (Al-ECD) eröffnet die Möglichkeit, Aluminium auch für Anwendungen einzusetzen, die bisher überwiegend mit Kupfer realisiert werden. Ein wichtiger Vorteil besteht darin, dass aluminium-passivierte Anschlusspads direkt mit Aluminium weiterbearbeitet werden können. Eine vorherige Umwandlung auf Kupfer sowie zusätzliche Haft- und Barriereschichten könnten dadurch entfallen. Dies würde Prozessschritte reduzieren und gleichzeitig Material-, Energie- und Zeitaufwand verringern. Eine wesentliche Herausforderung der industriellen Al-ECD ist jedoch die notwendige Verwendung geeigneter Additive in ionischen Flüssigkeiten, um eine hochwertige und kontrollierte Aluminiumabscheidung zu ermöglichen. Die Entwicklung geeigneter Elektrolyt- und Additivformulierungen ist daher entscheidend für die industrielle Nutzung der Technologie. Perspektivisch kann Al-ECD insbesondere für die Heterointegration verschiedener Halbleiter, aber auch für Anwendungen in der Mikrooptik, MEMS- und Quantentechnologie interessant sein. Eine einfach zugängliche und praxistaugliche Al-ECD-Lösung könnte zunächst vor allem Forschungseinrichtungen und KMU dabei unterstützen, Aluminium als Verbindungstechnologie in ihre Entwicklungen zu integrieren. Erfolgreiche Anwendungen in Forschung und Entwicklung können anschließend als Multiplikator für den industriellen Einsatz dienen. Aluminium stellt damit einen vielversprechenden Ansatz dar, um unterschiedliche Halbleitertechnologien einfacher, materialeffizienter und kompatibler miteinander zu verbinden.