Imec präsentiert fortschrittliche Lithografie-Innovationen zur Senkung der CO2-Emissionen in der Halbleiterfertigung.

Imec hat eine umweltfreundliche Methode zur Mustererstellung auf Chips durch Lithographie und Ätzen vorgestellt, die auf fortschrittliche Chip-Herstellung abzielt. Das Unternehmen mit Sitz in Leuven, Belgien, betont, dass diese neue Technologie die Kohlendioxidemissionen, die mit Lithographie- und Ätzprozessen in der Halbleiterfertigung verbunden sind, erheblich reduzieren kann. Die Ankündigung erfolgte während der 2024 Advanced Lithography + Patterning Conference, wo Imec nachhaltige Alternativen zur Minimierung der CO2-Emissionen in diesen entscheidenden Fertigungsschritten präsentierte.

Die Photolithographie ist entscheidend für die Herstellung integrierter Schaltungen oder Halbleiterchips, da sie Licht nutzt, um Muster auf Substrate, meist Siliziumwafer, zu übertragen – ähnlich wie beim Bedrucken von Chip-Oberflächen. Forschungsergebnisse von Imec zeigen, dass Lithographie- und Ätzprozesse über 40 % der direkten Emissionen in den fortschrittlichen Logik-Knoten der Kategorien Scope 1 und Scope 2 ausmachen. Im Jahr 2021 erzeugte die Halbleiterproduktion etwa 175 Megatonnen CO2-Äquivalent, was den jährlichen Emissionen von rund 30 Millionen Menschen entspricht.

Die innovativen Alternativen von Imec zielen darauf ab, die Trockensäureprozesse zu optimieren und gleichzeitig die Umweltbelastung zu reduzieren, ohne die Qualität der Halbleiter zu beeinträchtigen. Ein wichtiger Bestandteil ihrer Strategie ist das Imec.netzero virtuelle Fab-Modell, das im Rahmen des Programms Sustainable Semiconductor Technologies and Systems (SSTS) entwickelt wurde. Dieses Modell verdeutlicht den Beitrag der Emissionen aus Lithographie- und Ätzprozessen und unterstreicht die dringende Notwendigkeit nachhaltiger Fortschritte.

Die Forschung schlägt auch zukünftige Richtungen für die Mustererstellung vor, wie die Nutzung ultradünner Resists und Unterlagen, die Implementierung minimaler Passivierung und die Annahme niedriger Prozess-Temperaturen beim Ätzen. Ein bemerkenswerter Erfolg ist der Nachweis eines hoch-Nutzungsauflagenden Metallätrierungsprozesses, der die Emissionen von Prozessgasen um etwa 94 % reduziert.

Lithographie bleibt eine Herausforderung, insbesondere in Bezug auf die Emissionen aus der Stromerzeugung. Ingenieure untersuchen umweltfreundlichere Energiequellen, reduzieren Mehrfacheitmusterungen, minimieren die Fotoreaktivstoffdosen und verbessern den Scanner-Durchsatz für eine höhere Energieeffizienz.

„Nachhaltigkeit ist für Imec entscheidend, und wir freuen uns, dass sie bei der SPIE Advanced Lithography and Patterning Conference an Bedeutung gewinnt“, sagte Emily Gallagher, eine leitende technische Mitarbeiterin bei Imec. „Eine informelle Überprüfung der Konferenzbeiträge zeigt einen vielversprechenden Trend: von nur einem Beitrag zur Nachhaltigkeit im Jahr 2018 zu voraussichtlich 45 in diesem Jahr, darunter vier von Imec. Angesichts der rekordverdächtigen Klimaereignisse des letzten Jahres ist es wichtig, dass sowohl Organisationen als auch Einzelpersonen handeln. Imec verpflichtet sich, diese Initiative auf allen Ebenen unserer Forschung voranzutreiben.“

Die Bemühungen von Imec in Bezug auf Prozessinnovation und Nachhaltigkeit zeigen einen signifikanten Wandel innerhalb der Halbleiterindustrie hin zu umweltfreundlichen Fertigungspraktiken.