Als Wissenschafts- und Technologieunternehmen haben wir den Anspruch, hochmoderne Produkte, Dienstleistungen und Lösungen anzubieten.
Unsere Strategie für Forschung und Entwicklung (F&E) steht im Einklang mit unserer übergeordneten Technologiestrategie für den Unternehmensbereich Electronics. Diese zielt auf die Erweiterung unserer Kompetenzen und Kapazitäten, die Förderung von organischem Wachstum und die Ermöglichung neuer Technologieplattformen ab. Unser Chief Technology Office (CTO) sichtet Trends und sondiert Technologien, die über den zeitlichen Horizont und den Rahmen unserer Geschäftseinheiten hinausgehen. Diese Technologie-Einheit koordiniert Forschungspartnerschaften und sorgt für die Weiterentwicklung unserer Technologie-Roadmaps und unseres langfristigen F&E-Portfolios. Unser Technology Leadership Board prüft und optimiert unsere Technologieinvestitionen im gesamten Unternehmensbereich.
Unsere F&E-Tätigkeit ist darauf ausgerichtet, unsere derzeitige Stellung in der Branche auf vielen wichtigen Material- und Innovationsgebieten zu festigen. Zusätzlich verbessern wir unser Portfolio mit Maßnahmen für mehr Nachhaltigkeit, mit datenbezogenen Dienstleistungen, künstlicher Intelligenz (KI) und Analytik. Als ein wesentlicher Baustein unseres Wachstumsprogramms „Level Up“ investieren wir deutlich mehr als 3 Mrd. € in Innovationen und den Ausbau unserer Kapazitäten. Mit unseren F&E-Investitionen im Rahmen von „Level Up“ erweitern wir zudem unsere Forschungs- und Entwicklungskapazitäten für Halbleiter- und Displaymaterialien der nächsten Generation, um unsere Position als einer der führenden Lieferanten für die Elektronikindustrie zu festigen.
Unser F&E-Team erforscht geeignete Lösungen für die Themen, die unsere Branche bewegen: die Verbesserung der Energieeffizienz von Geräten, die Steigerung der Leistungsfähigkeit von Materialien und die Verringerung der Umweltauswirkungen für unseren Planeten. Dementsprechend stehen Nachhaltigkeit und der Einsatz von KI und maschinellem Lernen im Fokus unserer F&E-Tätigkeit.
Nachhaltige Technologien und Materialien*
Wir möchten der immer nachdrücklicheren Forderung nach einer Senkung der Emissionen entlang der Wertschöpfungsketten nachkommen. Deshalb setzen wir uns in Forschung und Entwicklung weiter für Nachhaltigkeit ein. Im Fokus wichtiger aktueller Programme stehen beispielsweise die Reduzierung von NF3, nachhaltigere Prozesse und Fertigungstechnologien, „grüne“ Lösungsmittel, nachhaltige Ätzgase und PFAS-Ersatzstoffe.
Reduzierung von NF3
Stickstofftrifluorid (NF3) macht etwa 60 % unserer globalen Emissionen aus. Die NF3-Emissionen entstehen größtenteils im Spezialgasgeschäft. Um eine Reduzierung zu erreichen, entwickelten wir eine kommerzielle, mit thermischer Zerstörung arbeitende Technologie weiter. In Tests konnten wir nachweisen, dass die angepasste Lösung NF3 mit einem Wirkungsgrad von 99 % zerstört.
PFAS
Unter dem Sammelbegriff PFAS werden rund 10.000 per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen zusammengefasst. Diese Substanzen kommen an verschiedenen kritischen Stellen innerhalb der Mikrochip-Herstellung zur Anwendung, zum Beispiel bei der Fotolithografie, dem Plasmaätzen und der Wafer-Reinigung. Wenngleich es derzeit nicht möglich ist, Halbleiter ohne PFAS herzustellen, haben wir bereits Alternativprodukte für einige Anwendungen in Electronics entwickelt. Bereits weit fortgeschritten sind wir bei der Ersetzung von oberflächenaktiven PFAS durch Nicht-PFAS-Alternativen in Fotolacken und verwandten Nebenprodukten wie Spüllösungen.
Scorecard
Um Nachhaltigkeit in F&E zu verankern und unser Portfolio langfristig nachhaltiger zu gestalten, haben wir ein Bewertungsschema (Scorecard) entwickelt, das Nachhaltigkeitskriterien bei der Entwicklung neuer Produkte und Lösungen in den Vordergrund rückt. Die Scorecard ist als Werkzeug für die Förderung einer Nachhaltigkeitskultur in Forschung und Entwicklung gedacht. Sie nimmt jedes einzelne Glied der Wertschöpfungskette in den Blick mit dem Ziel, Chancen und Risiken frühzeitig zu erkennen, um entsprechend handeln zu können.
Akademisches Forschungsprogramm
Gemeinsam mit der Intel Corporation finanzieren wir ein auf drei Jahre angelegtes akademisches Forschungsprogramm. Ziel ist es, nachhaltigere Lösungen für die Halbleiterfertigung zu ermöglichen. Das Programm konzentriert sich insbesondere auf die Nutzung von KI und maschinellem Lernen, um innovative Durchbrüche bei nachhaltigen Fertigungsprozessen und -technologien für Halbleiter zu erzielen. Mögliche Lösungen könnten umweltfreundlichere Materialien, eine effizientere Nutzung von Ressourcen, KI-basierte Lösungen zur Modellierung chemischer Prozesse sowie Möglichkeiten zur Abfall- und Emissionsreduzierung sein. Der Fokus liegt auf der Entwicklung von Open-Source-Tools, von der die gesamte Wissenschaftsgemeinde und die gesamte Industrie profitieren.
F&E-Aktivitäten in den Geschäftseinheiten*
Semiconductor Solutions
Unser F&E-Team hat den Anspruch, den kritischen Materialbedarf bei jedem Schritt der Wafer-Fertigung zu erfüllen. Zu den wichtigsten F&E-Programmen unserer Semiconductor-Solutions-Geschäftsfelder gehören die folgenden:
Geschäftsfeld Thin Films
Unser Geschäftsfeld Thin Films entwickelt neue Dielektrika (Organosilane und Spin-on-Dielektrika) sowie metallische Materialien (Metallics) zur Erweiterung des Produktangebots. Viele dieser neuen Produkte sind bei mehreren Kunden für deren Prozesse qualifiziert. Zudem entwickeln wir neue Materialien für hochmoderne Technologieknoten als Voraussetzung für Chips und Chiplets für die generative KI. Durch die Integration des Chemiegeschäfts von Mecaro in unser Geschäft können wir neue Vorläufermaterialien für Hochleistungs-DRAM-Speicher (Dynamic Random-Access Memory) entwickeln und gewinnen umfangreiche Kapazitäten hinzu, um unsere Entwicklung in Asien auszuweiten. Darüber hinaus haben wir unser Metallics-Portfolio weiter ausgebaut, um unsere Kunden bei der Einhaltung ihrer Roadmaps zu unterstützen. Dazu bieten wir innovative Lösungen für die Atomlagenabscheidung (Atomic Layer Deposition, ALD) und die chemische Gasphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition, CVD) an. Bei der Erzeugung hochleistungsfähiger, gleichmäßiger, dielektrischer Schichten mithilfe der ALD konnten wir bedeutsame Fortschritte verzeichnen und lösen damit wichtige Probleme unserer Kunden. Der Schwerpunkt unserer Plattform für Spin-on-Dielektrika liegt auf der Entwicklung neuer Formulierungen für Spaltfüllungsanwendungen für zunehmend tiefe und schmale Isolierspalten. Die entwickelten Verbesserungen bilden die Voraussetzung für vertikale Flash-Speicher (V-NAND) und Speicher mit DRAM-Technologie der nächsten Generation.
Geschäftsfeld Specialty Gases
In unserem Ätzgas-Technologieprogramm setzen wir die Entwicklung von neuen Chemikalien fort, die das Ätzen von mehr als 100 Schichten in einer Single-Stack-Struktur für moderne Speicherbausteine wie V-NAND ermöglichen. Auch bei der Entwicklung neuer Ätzgase mit niedrigem GWP und bei der Zusammenarbeit mit Kunden zur Entwicklung von Gaslösungen mit niedrigem GWP zur Herstellung von Halbleitern kommen wir gut voran.
Geschäftsfeld Formulations (Patterning und Planarization)
Der wichtigste Treiber unserer F&E-Tätigkeiten im Bereich Patterning sind die Herstellungskapazitäten und -kosten im Zusammenhang mit Systemen für die Extreme Ultraviolet Lithography (EUV-Lithografie). Wir verstärken unsere Bemühungen bei der Entwicklung von Materialien für die EUV-Lithografie, um unseren wichtigsten Kunden bei der Bewältigung dieser Herausforderungen zur Seite zu stehen. Unser Patterning Solutions Team hat einen Durchbruch bei der Entwicklung PFAS-freier EUV-Spüllösungen erzielt, die den Weg für eine nachhaltige Lösung zur Vermeidung des Kollapses der Strukturen bei der EUV-Lithografie ebnen.
Außerdem investieren wir in Kapazitäten für die geführte Selbstausrichtung (Directed Self-Assembly, DSA) und unterstützen unsere Kunden bei der Integration von DSA in fortschrittliche Technologieknoten. Zudem beginnen wir mit dem Testen von Fotolacken und Spülmedien mit Mustern aus unserem PFAS-freien Portfolio.
Unser Planarisierungsgeschäft treibt die Entwicklung neuer Produkte in den Segmenten für erweiterte Oxidation und Metalle voran. So verzeichnen wir beispielsweise technischen Fortschritt bei der Verwendung von neuen hochperformanten, dielektrischen Cerdioxid-Partikeln für die chemisch-mechanische Planarisierung (Chemical Mechanical Planarization, CMP).
Display Solutions
Mit dem Aufkommen zahlreicher Anwendungen und Displaytrends gehen auch deutlich gestiegene technologische Anforderungen an die Displayindustrie einher. Unsere Displaymaterialien bedienen den schnell wachsenden Markt innovativer Displays für aktuelle und künftige Anwendungen wie faltbare Smartphones, flexible Displays für Automobilanwendungen oder AR-/VR-Geräte.
Unser Flüssigkristallgeschäft bildet weiterhin einen unserer wichtigsten Schwerpunkte. Unser F&E-Team arbeitet deshalb beständig an der Entwicklung neuer Flüssigkristallmischungen für unsere Kunden, die komplexe Leistungsanforderungen wie eine hohe Transmission, ein hohes Kontrastverhältnis und eine hohe Zuverlässigkeit erfüllen müssen, damit Displays für neue Anwendungen hergestellt werden können. Auf dem Gebiet AR/VR arbeiten wir gemeinsam mit unseren Kunden daran, neue Anwendungsszenarien für Flüssigkristalle zu schaffen und das Benutzererlebnis auf kleinen und Mikro-Displays zu verbessern. Wir werden uns auch künftig für die Weiterentwicklung der LCD-Technologie (Liquid Crystal Display) einsetzen und arbeiten eng mit führenden Herstellern von Bildschirmpanels zusammen, um Produkte der nächsten Generation für den Elektronikmarkt zu entwickeln.
In der Displayindustrie gelten organische Leuchtdioden (Organic Light-Emitting Diodes, OLED) als Stand der Technik für ein hochwertiges Seherlebnis. Zugleich werden sie auch als maßgeblich für zukünftige Displays angesehen, weil sie die Produktion von flexiblen, faltbaren, aufrollbaren und sogar durchsichtigen Displays ermöglichen. Wir haben neue Barrierematerialien für flexible OLED-Geräte eingeführt, die bestehenden Lösungen in puncto Flexibilität, Zuverlässigkeit und Lebensdauer überlegen sind. Geräte mit vollständig flexiblen OLED-Displays sind einer der am schnellsten wachsenden Trends in der datengesteuerten Elektronik. Unser innovatives ALD-Material wurde von der Society for Information Display (SID), der weltweit größten Displaygesellschaft, als „Display Component of the Year 2023“ ausgezeichnet. Außerdem wurde unser innovatives deuteriertes Material im September 2023 mit dem „Technology Innovation Award“ von LG Displays ausgezeichnet.
Surface Solutions
In unserem Surface-Solutions-Geschäft bieten wir unseren Kunden Lösungen zur Gestaltung von Oberflächen an, die ihren spezifischen Anforderungen entsprechen. Gemeinsam mit unseren Kunden entwickeln wir fortlaufend neue Formulierungen, die in Kombination mit bestehenden Produkten oder Produktinnovationen maßgeschneiderte Lösungen für unterschiedliche Branchen ergeben.
In unserem Geschäft mit Pigmenten für die Automobilbranche bauen wir unser Angebot an Colorstream®-Multicolor-Effektpigmenten beständig weiter aus. So ist kürzlich beispielsweise das Silica-Pigment Colorstream® F20-52 SW Mineral Red hinzugekommen, das die rote Farbpalette von Surface Solutions um einen Rot-Ton mit größerem Blauanteil ergänzt.
In unserem Kosmetikgeschäft entwickeln wir unser Angebot an Pigmenten mit hoher Farbintensität weiter, die sich durch metallische Optikeffekte ganz ohne den Einsatz von Metallen auszeichnen. Diese Ronaflux®-Pigmente beruhen auf einer völlig neuen, proprietären Technologie, bei der im Wirbelschichtverfahren hauchdünne und hochstabile Kohlenstoffschichten auf Perlglanzpigmenten abgeschieden werden – eine wesentliche Voraussetzung für spektakuläre Glanzeffekte. Die Kohlenstoffschichten intensivieren die Farbe der Effektpigmente, sodass brillante Blau- und Grüntöne möglich werden, auch ohne den Zusatz von Chromoxiden, Preußischblau oder anderen Farbmitteln. Hersteller von Augen- und Lippenkosmetika können somit strenge regulatorische Vorgaben erfüllen und gleichzeitig brillante, metallische Blau- und Grüntöne anbieten, ohne Pigmente auf Metallbasis zu verwenden.
Um Farbeffekte auf elektronischen Geräten realistisch erscheinen zu lassen, beschäftigen wir uns mit Methoden zur Übersetzung von Farbdaten in sichtbare 3-D-Effekte. Hierfür haben wir in einem ersten Schritt das erste digitale Werkzeug zur realistischen Visualisierung von Fahrzeugfarben unter verschiedenen Lichtbedingungen eingeführt. Unter kontrollierten, kalibrierten Bedingungen können Farbdaten, die mit der aktuellen Technik gemessen werden, zu einer realistischen Darstellung am Bildschirm genutzt werden.
* Die Inhalte dieses Kapitels bzw. dieses Abschnitts sind freiwillige Angaben und daher nicht geprüft. Unser Abschlussprüfer hat den Text jedoch kritisch gelesen.