Neuer Schwung für die Halbleiterproduktion
Jülich, 20. April 2025
Forschungszentrum Jülich und ELEMENT 3-5 GmbH bringen neuartige Schattenmaskentechnologie in industrielle Plasma-CVD-Prozesse.
Das Forschungszentrum Jülich und das Technologieunternehmen ELEMENT 3-5 GmbH aus Baesweiler haben kürzlich eine vielversprechende Entwicklungskooperation begonnen, um die sogenannte Jülicher Schattenmaskentechnologie (SMT) in hochkomplexe industrielle Halbleiterfertigungsprozesse zu überführen. Die Technologie verspricht eine Wende in der Herstellung moderner Halbleiterbauelemente wie Mikro-LEDs, Fotodetektoren und Leistungstransistoren – und könnte insbesondere auch europäische Hersteller im globalen Wettbewerb deutlich stärken.
Die am Peter Grünberg-Institut entwickelte SMT, die in den vergangenen Jahren durch den Innovationsfonds des Forschungszentrums Jülich gezielt gefördert wurde, reduziert die Anzahl notwendiger Prozessschritte drastisch: Während klassische Halbleiterfertigungsverfahren bis zu 60 Einzelschritte erfordern, was einen wesentlichen Kostentreiber darstellt, ermöglicht die Jülicher Innovation eine Bündelung klassischer Prozesse auf insgesamt 4-6 Prozessschritte. Dies eröffnet völlig neue Perspektiven für effiziente und auch im globalen Markt konkurrenzfähige europäische Wertschöpfungsketten im Halbleiterbereich. Vor diesem Hintergrund wird seit Anfang 2025 ein weiteres Innovationsprojekt mit dem Titel SMT2CVD aus dem Innovationsfonds des Forschungszentrums Jülich unterstützt, an dem auch ELEMENT 3-5 als Partner beteiligt ist.
Schlüsseltechnologie für Displays, Sensorik und Energieeffizienz
Die oben beschriebene Partnerschaft adressiert zentrale Zukunftsmärkte, beispielweise:
- Ultrakompakte Displays für AR/VR-Brillen und Smartwatches
- Hochempfindliche Optosensoren für Industrie 4.0 und Medizintechnik
- Energiesparende Leistungselektronik für Elektromobilität und erneuerbare Energien
Die Kombination von Jülicher SMT und ELEMENT 3-5-Technologien zielt darauf ab, die industrielle Fertigung zugrundeliegender Bauelemente deutlich effizienter und kostengünstiger zu gestalten und gleichzeitig die Industriekompatibilität zu wahren.
Unser Ziel ist kein Nischenprodukt, sondern ein skalierbares Fertigungskonzept.
„Die Kooperation steht exemplarisch für gelungenen Technologietransfer – von der Grundlagenforschung direkt in industrielle Prozesse“, erklärt PD Dr. Alexander Pawlis, verantwortlicher Projektleiter am Forschungszentrum Jülich. „ELEMENT 3-5 bringt nicht nur das technische Fachwissen mit, sondern verfügt auch über eine ausgeprägte eigene Maschinenbaukompetenz – ideale Voraussetzungen für eine praxisnahe Umsetzung.“
Vorsprung durch Prozessintegration
Durch die Kombination der Jülicher SMT mit der Plasma-CVD-Technologie (plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung) von ELEMENT 3-5 entsteht ein synergistischer Effekt: Im Vergleich zu herkömmlichen Anlagenprozessen, die teilweise Prozesszeiten von sechs bis acht Stunden erfordern, lassen sich nach Integration des Jülicher Verfahrens in die ELEMENT 3-5-Prozesse mehrere Stunden einsparen – bei gleichzeitig verbesserter Materialqualität, etwa in Bezug auf die Schichthomogenität der Halbleiterelemente. Im globalen Wettbewerb sind dies entscheidende Wettbewerbsvorteile.
„Unser Ziel ist kein Nischenprodukt, sondern ein skalierbares Fertigungskonzept“, betont Dr. Pawlis. Erste Halbleiterstrukturen, die mit Hilfe der SMT in den Anlagen bei ELEMENT 3-5 hergestellt wurden, zeigen, dass die Jülicher SMT nahezu unverändert auf die CVD-Technologie der ELEMENT 3-5 GmbH übertragbar ist, wenngleich noch einige Optimierungsschritte im Rahmen der aktuellen Kooperation notwendig sind. ELEMENT 3-5 bringt dabei sein maschinenbezogenes Know-how „made in Germany“ ein, um im Rahmen der Entwicklungskooperation die Jülicher Laborinnovation in robuste Industrielösungen zu überführen.
Europäische Wertschöpfungsketten stärken
Die Technologie könnte Produktionskosten deutlich senken und lokale Lieferketten stabilisieren – ein strategischer Vorteil angesichts globaler Chip-Engpässe und ‑abhängigkeiten. Marktanalysen prognostizieren für adressierte Anwendungsfelder bis 2030 ein kumuliertes Marktvolumen von über 150 Milliarden Euro. „Unsere Kooperation zeigt, wie Spitzenforschung und mittelständische Ingenieurskunst gemeinsam industrielle Standards setzen können“, resümiert Dr. Pawlis.
Hintergrund
Das Forschungszentrum Jülich zählt zu den führenden Einrichtungen für Energieforschung und Informationstechnologie in Europa. Die ELEMENT 3-5 GmbH ist spezialisiert auf Plasma-CVD-Anlagen für die Halbleiterindustrie und hat ihren Sitz im Technologiecluster im Raum Aachen.
Weitere Informationen
Halbleiterepitaxie und Quantenoptik - AG Pawlis
Element 3-5
Ansprechpersonen
PD Dr. Alexander Pawlis
Leitung der Arbeitsgruppe Halbleiterepitaxie und Quantenoptik (PGI-9) Wissenschaftliche Leitung des Nanoclusters (PGI-10)
- Peter Grünberg Institut (PGI)
- JARA-Institut Energy-Efficient Information Technology (PGI-10)
Gebäude 02.6 /
Raum 4024
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Letzte Änderung: 29.04.2025