Fraunhofer-Institut für Elektronische NanosystemeIm Bereich der Spin(elek)tronik (engl. spintronics) ist das Fraunhofer ENAS seit 2010 mit Fokus auf Magnetfeldsensoren auf Basis des GMR (engl. giant magnetoresistance) bzw. TMR (engl. tunneling magnetoresistance) Effektes aktiv, wobei Sensoren mit einer mehrdimensionalen Sensitivität im Vordergrund stehen. Zur individuellen Realisierung der Vielzahl denkbarer Applikationen (Bestimmung von u.a. elektrischer Stromstärke, Positionen, Abständen oder Drehbewegungen im industriellen Umfeld oder bspw. dem Bereich Automotive) sind oft noch Forschungs- und Entwicklungsarbeiten notwendig um Querempfindlichkeiten oder Kontaminationen durch bspw. Prozessvariationen zu untersuchen, bzw. die thermischen und magnetischen Eigenschaften den jeweilig bestehenden Anforderungen sowie Einschränkungen der Anwendung anpassen zu können.
Die Ausgangsschichtstapel, aufgebaut aus einer Vielzahl verschiedener Materialien mit z.T. nur sub-Nanometer Schichtdicke, werden üblicherweise mittels Magnetronsputtern präpariert und im Anschluss durch verschiedene Strukturierungstechnologien (bottom-up, top-down) mikro- oder nanostrukturiert. Die Ausstattung für all jene Prozessschritte ist für Waferdurchmesser bis 200 mm am Standort verfügbar, ergänzt durch umfangreiche Messtechnik zur Prozessüberwachung sowie einer magnetischen und elektrischen Charakterisierung.
Technologien am Standort für die Spintronik:
- Waferbeschichtung mit komplexen Dünnschichtstapeln
- Lithographie (UV-Stepper, Elektronenstrahllithographie) inkl. Maskendesign
- Mikro- & Nanostrukturierung (Ionenstrahlätzen, reaktives Ionenätzen, Lift-off, u.a.)
- Niedertemperatur-CVD von bspw. Si-O, Si-N
- Chemisch-mechanisches planarisieren und polieren
- Monolithisch integrierte 2D-Magnetfeldsensoren basierend auf GMR-Spinventilen - technische Details
- Monolithisch integrierte 2D-Magnetfeldsensoren basierend auf GMR-Spinventilen - weitere Infos