K2 Großflächige Laserdeposition memristiver Oxide

Heterostrukturen aus komplexen Oxiden wie Pr_0.7 Ca_0.3MnO₃ (PCMO) sind hochinteressante memristive Bauelemente für die Emulation synaptischer Eigenschaften in neuromorphen Schaltungen, die das Peter Grünberg Institut für Elektronische Materilaien (PGI-7) im Rahmen des NEUROTEC Projekts in Arbeitspaket AP1.2 erforscht. Aufgrund der einfachen Übertragung der Stoichiometrie bei der gepulsten Laserdeposition (PLD), eignet sich diese Methode besonders für die Abscheidung komplexer Oxide. Allerdings ist in der Regel damit nur eine Abscheidung auf 10x10mm² großen Substraten möglich. Um zukünftige Chipgenerationen mit komplexen memristiven Oxiden zu beschichten, ist es notwendig, die im Labormaßstab umfassend untersuchte Beschichtung kleiner Substrate in gleicher Qualität auf großen Si Wafern durchzuführen. Im Kooperationsprojekt K2 erforscht die Firma SURFACE gemeinsam mit dem PGI-7 neuartige Konzepte zur Beschichtung von Wafern bis zu 100 mm Durchmesser mittels PLD. Im Rahmen dieser Kooperation soll die Basis für die Entwicklung industrieller Anlagenmodule für die großflächige PLD geschaffen werden.

SURFACE (link) baut seit fast 30 Jahren PLD-Beschichtungsanlagen für Forschungseinrichtungen. Die bisher gefertigten zwei Anlagenbaureihen werden ausschließlich in der Materialforschung eingesetzt, bei der lediglich die Beschichtung von 10x10mm² Einkristallen notwendig ist. Vereinzelt hat SURFACE Anlagen bis zu 5“ Substratgröße gebaut. Diese basierten aber auf dem gleichen Anlagenkonzept, das für kleinere Substrate eingesetzt wird. Im Rahmen von NEUROTEC soll ein neuartiges Konzept zur Durchführung von PLD Prozessen erforscht werden, das die Hochskalierung des Prozesses auf 100mm und größer ermöglicht. Dabei steht neben der Homogenität der Schichten die Reduzierung der für den PLD Prozess intrinsischen Partikel (Droplets) im Vordergrund.

K2 verfolgt in NEUROTEC folgende Ziele:

1. Verringerung der Dropletemission und Reduzierung des Auftreffens auf das Substrat bei gleichzeitiger Vergrößerung der Substratfläche in der PLD.
2. Validierung der Verbesserung in der Qualität der Abscheidung von PCMO Schichtfolgen und Einfluss der Verbesserung auf die Funktion der Schichtfolgen als memristives Bauelement.
3. Konzept zur Überführung der erforschten Erkenntnisse in die Entwicklung industrieller Anlagenmodule.