Die Pfanne, in der nichts anbrennt. Die Regenjacke, die trocken hält. Der Lippenstift, der lange hält. Möglich machen das oft sogenannte Ewigkeitschemikalien, kurz PFAS. Eine große Gruppe chemischer Stoffe, die extrem stabil sind. Genau das ist ihr Problem. Sie bauen sich in der Umwelt kaum ab und können sich im Boden, im Wasser und im Körper anreichern. Einige dieser Stoffe stehen im Verdacht, gesundheitsschädlich zu sein. Forschende am Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS in Chemnitz wollen den Einsatz von PFAS nun zumindest in einem wichtigen Bereich ersetzen: der Chipproduktion.
Chips stecken heute in fast allem – vom Smartphone bis zur Medizintechnik. Bei ihrer Herstellung werden winzige Strukturen in Silizium eingebracht, dem Grundmaterial der meisten Halbleiter. Dafür nutzt die Industrie bislang häufig PFAS, weil sie hitzebeständig und chemisch besonders stabil sind. Gleichzeitig wächst weltweit der Druck, diese Stoffe aus Industrieprozessen zu verbannen.
Europäische Zusammenarbeit für eine saubere Zukunft
Das Team am Fraunhofer ENAS setzt auf ein neues Verfahren namens Gas-MacEtch. Dahinter steckt ein spezieller Ätzprozess. Dabei werden mithilfe von Gasen und einem Metall winzige Strukturen gezielt aus dem Silizium herausgelöst. Das Verfahren kommt dabei ohne PFAS-Verbindungen aus. Stattdessen werden umweltfreundlichere und biologisch besser abbaubare Chemikalien eingesetzt. Dadurch könnten Belastungen für Umwelt und Gesundheit deutlich verringert werden.
Entwickelt wird die Technik gemeinsam mit dem Paul Scherrer Institut in der Schweiz und dem britischen Unternehmen memsstar. Während die Forschenden in Chemnitz und der Schweiz die chemischen Abläufe optimieren, arbeitet memsstar daran, das Verfahren in industrielle Anlagen zu integrieren.
Mehr Speicher, schnellere Daten – ohne Gift
Ein weiterer Vorteil: Das neue Verfahren funktioniert bei niedrigeren Temperaturen als viele bisherige Methoden. Das spart Energie und kann damit auch Emissionen senken. Künftig könnte die Technik etwa bei der Herstellung moderner Speicherchips zum Einsatz kommen, bei denen Speicherzellen übereinandergestapelt werden. Auch für optische Bauelemente, die Licht präzise steuern, ist das Verfahren interessant.
Noch befindet sich die Technologie in der Entwicklung. Doch das Ziel der Forschenden ist klar. Sie wollen leistungsfähige Chips ganz ohne Ewigkeitschemikalien herstellen.
