ENGINEERINGNET.BE - Het plaatsen van componenten ter grootte van een nanometer in microchips is alleen mogelijk met nauwkeurige fabricagetechnieken, zoals atomic layer deposition (ALD).
Om deze atoom-voor-atoom-opbouwtechniek te gebruiken voor het maken van apparaten op grotere schaal, zoals beeldschermen en zonnecellen, heeft ALD een ruimtelijke upgrade nodig, aldus TU/e-onderzoekers Bart Macco en Erwin Kessels.
ALD vindt plaats in een ruimte onder vacuümomstandigheden waarbij de atomen worden afgezet op een beginlaag of substraat. Dit substraat wordt blootgesteld aan chemische reactanten in een gas, en sommige reactanten hechten zich aan het substraat.
Ongebruikte reactanten en bijproducten worden vervolgens verwijderd voordat de volgende chemische reactant wordt geïntroduceerd en bovenop de laag eronder wordt afgezet.
Deze methode is echter te langzaam voor de productie van grote volumes van andere apparaten met grote oppervlakken zoals beeldschermen.
"Bij ruimtelijke ALD worden lagen veel sneller gecreëerd door het substraat door verschillende zones van de reactor te laten ‘vliegen’, waarbij elke zone verschillende gassen of reactanten bevat", aldus Macco. Het ‘vliegen’ van het substraat maakt snellere afzetting van lagen mogelijk, met behoud van de nauwkeurigheid.
Macco: "We willen ruimtelijke ALD gebruiken om een breder scala aan complexe materialen te deponeren voor nieuwe toepassingen. Dat kan gaan om het opbouwen van lagen op flexibele of poreuze substraten. Er moeten nog veel dingen worden opgelost, maar het is een spannende uitdaging.”
Veel Nederlandse bedrijven werken aan ruimtelijke ALD-apparatuur, zoals Levitech, SoLayTec, SALD, Smit Thermal Solutions, VDL-ETG, TNO en SALDtech. Andere stakeholders zijn ASM, Chipmetrics en J.A. Woollam.
Dankzij een subsidie van 700.000 euro van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek kunnen Macco en Kessels met deze bedrijven samenwerken en een hub voor ruimtelijke ALD-innovatie oprichten aan TU/e.
Dit project omvat onder meer de installatie van een ruimtelijk ALD-apparaat dat is ontwikkeld door het bedrijf SALD. Het instrument is een speciaal R&D-systeem dat gemakkelijk is aan te passen om de invloed van verschillende factoren op het ruimtelijke ALD-proces te bestuderen.
