Institutsteil »Integrated Silicon Systems« (ISS)

Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS betreibt in der Lausitz seit 2012 erfolgreich in vielfältigen Kooperationen mit regionalen Partnern Forschung und Entwicklung. Dabei setzt das Institut mit dem in Cottbus ansässigen Institutsteil „Integrierte Siliziumsysteme ISS“ gemäß dem Selbstverständnis der Fraunhofer-Gesellschaft auf den Transfer von Entwicklungen und Innovationen anwendungsorientierter Forschung in die Wirtschaft sowie eine starke Vernetzung der Akteure. Dabei liefert das Institut in enger Kooperation mit Wirtschaft und Wissenschaft, insbesondere mit der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg (BTU C-S), entscheidende Impulse für die Lausitz mit dem Ziel, zur nachhaltigen, regionalen Wertschöpfung und einer leistungsfähigen Wirtschaftsregion beizutragen.

Das Digitale Holografische Mikroskop (DHM) erfasst die gesamte Topografieinformation einer mikroskopischen Probe innerhalb einer Einzelbildaufnahme mit einer Höhenauflösung bis zu 0.2 nm (ca. zwei Atomlagen). So können schnelle Schwingungen nanometergenau erfasst und in 3D abgebildet werden. Typische Materialien sind: Metalle, Silizium, Gläser (z.B. optische Linsen), Silizium, abgeschiedene Schichten auf Substraten etc. Vermessen werden einzelne Chips sowie ganze Wafer.

Mit dem Infrarot-Mikroskop mit Lock-InThermografie können lokale Hotspots bis zu 0,001°C registriert werden, was für die Thermoanalyse der verkapselten MEMS-Chips genutzt wird. Typische Proben sind: Halbleiterbauelemente, Leiterplatten (PCB), elektronische Schaltungen, MEMS-Elemente, einzelne Chips sowie ganze Wafer.

Unser „Photonic Professional GT2“ Zwei-Photonen-Lithographie-System der Firma Nanoscribe GmbH erlaubt die dreidimensionale additive Fertigung von Mikro- und Nanostrukturen in einem photosensitiven Polymer.  Dieser Prozess basiert auf dem nichtlinearen optischen Effekt der Zwei-Photonen-Absorption, wobei Laserpulse aus dem nahinfraroten Spektralbereich derart fokussiert werden, dass zwei Photonen innerhalb eines Photolackes simultan absorbiert werden. Der Prozess ist damit äquivalent mit der Absorption eines UV-Photons, welches in der Lage ist, einen Polymerisationsprozess einzuleiten. Dieser erfolgt im transparenten Photolack nur bei höchsten Strahlungsintensitäten und daher ausschließlich in einem Volumen (Voxel) im Fokus des Laserstrahls. Somit ermöglicht die Bewegung des Laserfokus entlang einer Trajektorie in allen drei Dimensionen die Erzeugung nahezu beliebiger Strukturen und dies bei Auflösungen im Submikrometerbereich.

Zur Ermöglichung diverser Entwicklungsaufgaben verfügen wir am Institutsteil „Integrated Silicon Systems“ (ISS) am Standort Cottbus über eine Infrastruktur, welche die gesamte Prozesskette von der Gestaltung des Bauteilkonzeptes, der Fertigung im Reinraum und der finalen Untersuchung mittels optischem und Rasterelektronenmikroskop abbildet. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, gedruckte Strukturen in unseren Laboren mittels Sputtern zu Metallisieren.

Das Fraunhofer IPMS als Forschungs- und Entwicklungsdienstleister für elektronische und photonische Mikrosysteme nutzt die Zwei-Photonen-Lithographie in zahlreichen Projekten für die Herstellung von Prototypen. Zu diesen gehören unter anderem die Fertigung von:

• HF- und THz-MEMS
• Master für die Nanoprägelithografie
• Elektromagnetische und akustische Metamaterialien
• Optische Oberflächen

sowie die direkte Fertigung auf unseren bestehenden MEMS Komponenten.

Unser Leistungsangebot

• Prototypenfertigung
• Metallisierung
• Optische Charakterisierung
• SEM-Charakterisierung