– Här kan vi göra 3D-beläggningar till och med i gängade hål, och maskinen kan belägga mycket större ytor än vi tidigare har gjort. Dessutom kan vi komma upp i mycket högre temperaturer än med våra andra maskiner, säger Urban Forsberg, biträdande professor i halvledarmaterial och den som ansvarar för forskningssamarbetet med SGL Carbon.
I centrum för samarbetet står ett nytt forskningsverktyg som anlände till LiU i augusti 2025 efter flera års intensiv utveckling. Verktyget är specialdesignat som ett resultat från forskningssamarbetet med SGL Carbon som pågått sen 2015.
Öka självständigheten
Bakgrunden till att SGL Carbon satsar på ett tätt samarbete med akademin ligger i ett beslut från EU om att fördubbla sin andel av världsproduktionen av halvledare från 10 till 20 procent fram till år 2030. Unionen anser att det är nödvändigt för att minska beroendet av halvledare från bland annat Taiwan, USA och Kina.
Därför gjorde EU en utlysning för så kallade viktiga projekt av gemensamt europeiskt intresse, förkortat IPCEI, i början på 2022. Där kunde europeiska företag inom mikroelektroniks- och kommunikationssektorn ansöka om bidrag för forskning, utveckling och produktion. Ett av de utvalda företagen blev det multinationella företaget SGL Carbon med huvudkontor i Wiesbaden i Tyskland. De tillverkar bland annat grafitkomponenter till verktyg som används vid halvledartillverkning.
Inom IPCEI-projektet byggs en forskningsanläggning i Linköping tillsammans med Urban Forsberg och hans kollegor vid Institutionen för fysik, kemi och biologi vid LiU. Att SGL Carbon valde just LiU beror på att universitetet har haft en produktiv forskningsmiljö i nära samarbetade med industrin under lång tid.
Hålla för extrema förhållanden
Inne i en maskin som tillverkar halvledare med CVD-teknik är flera komponenter, som värmeelement och substrathållare, gjorda av grafit. Grafitdelarna behöver kapslas in med en slitstark och diffusionstät beläggning för att förlänga livslängden och inte förorena halvledarmaterialet som ska tillverkas i maskinen. SGL Carbon är en av de ledande tillverkarna av den typen av komponenter som de sedan säljer vidare till halvledarindustrin.
Även inkapslingen av grafidelarna kan göras i en CVD-maskin. Men att få till en inkapsling som kan göras i tre dimensioner, håller för extrema temperaturer och tuffa kemiska förhållanden är en utmaning. Och det är här Urban Forsberg och hans kollegor kommer in i bilden.
– SGL Carbon är experter på tillverkning av grafitdelar till maskiner som används för att tillverka halvledare. Idag använder de kiselkarbid för att belägga grafiten och vill utöka sin portfolio till att göra beläggningar av ännu mer motståndskraftiga material som tantalkarbid. Men att utveckla den typen av beläggning med hög kvalitet är en stor teknologisk utmaning som kräver intensiv forskning.
Tanken är att LiU-forskarna ska använda maskinen på Campus Valla föra att belägga till exempel en substrathållare med tantalkarbid. Substrathållaren används sedan i halvledarindustrin.
– När provet har nått sin maximala livslängd i industrin får vi tillbaka det för att undersöka vad som hänt. Att kunna få den typen av återkoppling där materialet har använts i verkligheten är avgörande för att vi ska kunna förbättra beläggningen ytterligare, säger Urban Forsberg.
Besparing på miljoner
Egenskaperna hos beläggningen har stor betydelse för prestanda och slutprodukten i en halvledarprocess. En förlängd livslängd endast några procent kan innebära en besparing på flera miljoner i halvledarindustrin.
Samarbetet med SGL Carbon har fördjupats alltmer och resultaten är lovande. Urban Forsberg menar att den här typen av industrisamarbeten kommer att ta större plats inom akademin.
– Genom samarbetet kan vi få medel till vår forskning som hade varit svårt att få på något annat sätt. Och det blir en mycket kortare väg mellan forskning och faktiskt nyttiggörande. För mig som forskare är det en enorm tillfredsställelse att se hur min forskning används av industrin, det är en av mina drivkrafter.
Matts Karlsson är vicerektor för forskning vid LiU. Han håller med Urban Forsberg och menar att industrisamarbeten är otroligt viktiga för universitetet.
– Det skapar kontakter åt båda håll och blir en symbios som accelererar utvecklingen. Forskningssamarbetet med SGL Carbon är imponerande och ett bevis för att ett intensivt kunskapsutbyte kan leda till snabb innovation och direkt samhällsnytta, säger Matts Karlsson.
