Оборудование НОЦ «Нанотехнологии в электронике»
В структуру Научно-образовательного центра "Нанотехнологии в электронике" входят следующие подразделения: НИЛ «Элементная база микроэлектроники», которая занимает площадь 150 м2, с классом чистоты 1000, из них 30 м2 чистая зона с классом чистоты 100. В указанной лаборатории создано полное технологическое обеспечение для поддержания чистоты и температуры воздуха- это система фильтров и система воздухоподготовки и кондиционирования. Установленные в лаборатории технологические установки обеспечены деионизованной водой и необходимыми газами. НИЛ «Технология наноматериалов», которая занимает площадь 80 м2 в лабораториях установлены следующие установки:
1. Спектральный эллипсометрический комплекс: "Эллипс-1881А" Новосибирск, РФ
2. Спектрометр динамического и статического рассеяния света Photocor Complex
3. Малогабаритная вакуумная установка нанесения металлов и диэлектриков методом магнетронного распыления. "МВУ ТМ-МАГНА"
4. Малогабаритная вакуумная установка напыления плёнок металлов методом термического испарения. "МВУ ТМ-ТИС"
5. Малогабаритная вакуумная установка травления слоёв и материалов методом реактивно-ионной обработки. "МВУ ТМ-Плазма РИТ"
УНЦ «Зондовая микроскопия и нанотехнология», которая занимает площадь 128 м2 в лабораториях установлены следующие установки:
· Нанотехнологический комплекс «Нанофаб 100» с модулями молекулярно-лучевой эпитаксии, вакуумного сканирующего зондового микроскопа, электронного микроскопа и фокусированного ионного пучка
· Установка по напылению металлических пленок с высоким разрешением.
· Рентгеновский многофункциональный дифрактометр XMD-300.
· Комплексный анализатор – коррелятор оптических и топографических свойств поверхностных объектов «Centaur HR» работающий в режиме сканирующего зондового микроскопа и сканирующего оптического конфокального микроскопа и спектрографа комбинационного рассеяния.
· 2 атомно-силовых микроскопа Solver-Pro.
· Установка роста углеродных нанотрубок CVDomna.
· Измеритель параметров полупроводниковых приборов ИППП-1/5.
1. Перечень и краткие иллюстрированные описания специального оборудования и оборудования, введенного в эксплуатацию в 2012 г.
В 2012 году закуплено следующее технологическое оборудование:
Вакуумная напылительная установка модели TFDS-462B –Предназначена для осаждения практически любых тонких пленок методами термического испарения материалов.
Рабочая камера из немагнитной нержавеющей стали марки 304L прямоугольной формы, водоохлаждаемая, имеет фронтальную герметичную дверь, которая полностью открывается для облегчения доступа ко всем внутренним компонентам камеры. Источники испарения (8-для электронного, 4-для резистивного напыления) расположены в нижней части камеры. Подложкодержатель – в верхней части. Имеет возможности для напыления последовательности слоев металлов на диаметр подложки до 150мм.
Комплект для нанесения и проявления фото и электронного резиста. Комплект имеет напольное исполнение в корпусе из нержавеющей стали состоит из трех модулей: модуль нанесения-задубливания Sawatec SM 180, модуль проявлении Sawatec LRD 250 и модуль спреевого нанесения Sawatec iSpray-300. Комплект включает все необходимые принадлежности для нормального функционирования системы – выполнения операций нанесения слоев резистов и полимеров: систему автоматической подачи резиста, зажим подложки: вакуумный; разборную чашу для легкой очистки; дисплей с полным контролем процесса; контроллер с сенсорным дисплеем с возможностью запоминания минимум 50 рецептов; корпус из полированной нержавеющей стали; чашу из полиоксиметилена (POM); напуск азота под крышку.
Установка для измерения эффекта Холла HMS 5000/0.55 Тл. Система измерения эффекта Холла, укомплектованная: измерительный модуль, модуль измерительной ячейки с двумя парами магнитов с автоматическим перемещением, держатель образцов, совмещенный с нагревателем (диапазон температур от 80К до 350К), специальное программное обеспечение Ecopia HMS5300 для работы под Windows.
Оборудование НТЦ НМСТ
1) Научно-лабораторные помещения общей площадью 380 кв.м., оснащенные передовым научным оборудованием для исследования изделий нано- и микросистемной техники и, а также контрольно-измерительные лаборатории .
2) Офисное помещение площадью 36 кв.м.
4) Чистые помещения линии кристального производства общей площадью 523 м2.
Классы чистоты в ЧПП — 10, 100, в зоне обслуживания — 10000.
Процесс изготовления МЭМС в научно-технологическом центре нано- и микросистемной техники предусматривает следующие операции на различных технологических участках:
— Участок фотолитографии. На оборудовании компании EVG выполняется комплекс процессов физико-химической обработки кремниевых пластин: отмывка пластин, нанесение (спиновое и аэрозольное) и проявление фоторезистивной маски. Установки контактной фотолитографии и совмещения SUSS (Германия) позволяют проводить процесс контактного совмещения и экспонирования (существует возможность двухстороннего экспонирования) кремниевых пластин диаметром до 150 мм. Минимальный размер формируемого элемента топологии на кремниевой пластине — 350 нм. Площадь участка: 54 м2. Класс чистоты производственных помещений 100.
— Участок химического травления кремниевых платин. Оборудование фирмы SCR (Чехия) обеспечивает приготовление химических растворов, которые автоматически подаются на установки химического травления поверхности кремниевых пластин и отмывки пластин. На установках химического обработки производятся операции химического травления слоев металлов и диэлектрических слоев, анизотропного травления кремния, зачистки поверхности кремния от естественного оксида кремния для дальнейшего проведения осаждения различных технологических слоев; очистки поверхности подложек от пылевых частиц и ионов металлов. Площадь участка: 70 м2. Класс чистоты производственных помещений 100.
— Участок диффузии/осаждения. Диффузионные печи компании SVCS (Чехия) позволяют проводить формирование различных слоев в кремниевой подложке методом высокотемпературного легирования, а также позволяют выращивать высококачественный подзатворный диэлектрик. Установки осаждения из газовой фазы LPCVD и PECVD позволяют проводить операции осаждения различных диэлектрических (оксид кремния, нитрид кремния, ФСС и т.д.) и проводящих слоев (поликремний), на кремниевую подложку. Площадь участка: 27 м2. Класс чистоты производственных помещений 100.
— Участок плазмохимического травления. Кластерные установки плазмохимического травления STS (Великобритания) VPX и CPX позволяют производить особо ответственные процессы травления кремния в среде сверхчистой плазмы. Установка STS VPX предназначена для травления слоев алюминиевой металлизации, а так же посткоррозионной обработки и снятия фоторезистивной маски. Установка STS CPX предназначена для травления диэлектрических (нитрид кремния, оксид кремния, ФСС и т.д.) и проводящих слоев (кремний, поликремний), так же установка обеспечивает процесс сверхглубокого травления кремния, т.н. БОШ-процесс, который является наиболее важным для технологии формирования МЭМС. Площадь участка: 10 м2. Класс чистоты производственных помещений 100.
— Участок напыления. Кластерная установка напыления, компании TechSem (США), позволяет производить операции напыления проводящих слоев на подложку, в том числе и из драгоценных металлов. Площадь участка: 10 м2. Класс чистоты производственных помещений 100.
Для осуществления визуального контроля на участках установлены оптические микроскопы фирмы Vistec (Германия) INM100 c видеокамерой и возможностью линейных измерений. Так же на участке фотолитографии установлены микроскопы Vistec INM200UV c ультрафиолетовой камерой высокого разрешения; Lasertech (Япония) VL2000D c ультрафиолетовым лазером, обеспечивающий трехмерную визуализацию поверхности с возможностью высокоточных линейных измерений.
Имеющееся в распоряжении ЦКП научное оборудование позволяет выполнять работы по приборно-технологическому моделированию, проектированию, изготовлению и тестированию образцов микросистемной техники и микроэлектронной элементной базы с использованием технологии с топологическими нормами 0,35 мкм.
Для выполнения требований производителей оборудования по уровню допустимых вибраций, чистые производственные помещения Центра расположены на развязанном фундаменте.
Для фугкционирования оборудования центра создана развитая инженерная инфраструктура.
Вытяжная вентиляция обеспечивает удаление органических и неорганических загрязнений из чистых производственных помещений, с последующей фильтрацией и утилизацией загрязнений (рисунок 1).
Рисунок 1 – Климатический комплекс инженерной инфраструктуры сети ЦКП.
Созданный инженерный комплекс обеспечивает круглосуточное функционирование технологического оборудования (рисунок 2):
- азотная станция по магистральному трубопроводу подает в Центр высокочистый азот с чистотой 99,9995%;
- компрессорная станция обеспечивает Центр осушенным безмасленным сжатым воздухом с давлением 8 атм.;
- централизованная форвакуумная магистраль обеспечивает давление <0,2 атм.
Рисунок 2 – Оборудование инженерного комплекса.
Для обеспечения деионизованной водой пробурены три артезианских скважины, из которых вода поступает на станцию водоподготовки. Станция водоподготовки очищает воду до марки А по ОСТ 11.029.003-80, с сопротивлением воды 18 МОм (рисунок 3).
Рисунок 3 – Артезианская скважина и станция водоподготовки.
2. Перечень и краткие иллюстрированные описания специального оборудования и оборудования, введенного в эксплуатацию в 2012 г.
Перечень оборудования, введенного в эксплуатацию в 2012 г.
|
№ п/п |
Наименование |
Описание оборудования |
|
|
1 |
Времяпролетный вторично-ионный масс-спектрометр IonTOF TOFSIMS-5-100 (рисунок 5) |
Главным преимуществом метода ВИМС является чрезвычайно высокая чувствительность при определении элементного и изотопного состава исследуемого образца. Времяпролётные масс-спектрометры обладают рядом преимуществ перед другими спектрометрами: - Параллельное детектирование сразу всего масс-спектра. - Практически неограниченный диапазон масс. - Достаточно высокое масс-разрешение без потери интенсивности вторичного тока. Времяпролётный масс-спектрометр необходим при разработке полупроводниковых приборов и микросхем, тестировании технологических процессов (особенно ионной имплантации). |
|
|
2 |
Оже-микрозонд PHI-670 xi (рисунок 6) |
Предназначен для проведения элементного анализа поверхности, нанослоев, гетероструктур и т.д. |
|
|
3 |
Установка для ионного травления и полировки FISCHIONE Model 1060 SEM Mill (рисунок 7) |
Предназначена для получения прецизионных малоугловых шлифов (0 - 10°) глубиной до 2 мм для последующего анализа |
|
|
4 |
Профилометр Alpha-Step D120 (рисунок 8) |
Предназначен для проведения 3D-анализа структур на пластинах до Ø150 мм. |
|
|
5 |
Акустический микроскоп KSI-350 (рисунок 9) |
Предназначен для обнаружения дефектов в объеме структур, тестирования процесса бондинга и т.д. |
|
Рисунок 4 - Времяпролетный вторично-ионный масс-спектрометр IonTOF TOFSIMS-5-100
Рисунок 5 – Оже-микрозонд PHI-670 xi
Рисунок 6 – Установка для ионного травления и полировки FISCHIONE Model 1060 SEM Mill
Рисунок 7 – Профилометр Alpha-Step D120
Рисунок 8 – Акустический микроскоп KSI-350
3. Перечень и краткие иллюстрированные описания наиболее значимой научно-технологической и образовательной продукции и услуг.
Научно-технологический центр «Нано- и микросистемной техники» (НТЦ НМСТ), созданный в 2006 году в рамках реализации Федеральной адресной инвестиционной программы, является основной частью ЦКП МСТ и ЭКБ.
Основные направления деятельности НТЦ НМСТ:
- фундаментальные и прикладные исследования в области микросистемной техники и микроэлектроники;
- проведение работ в области проектирования микросистемной техники и элементной микроэлектронной базы, приборно-технологического моделирования;
- разработка и создание новой элементной базы нано- и микросистемной техники;
- разработка и создание реальных инновационных продуктов на основе новой элементной базы;
- исследование и проведение диагностики нано- и микросистемной техники;
- получение новых научных знаний, использование их в учебном процессе;
- подготовка высококвалифицированных специалистов, кадров высшей квалификации;
- переподготовка кадров, востребованных современной экономикой, и повышение их квалификации;
- эффективная интеграция потенциала вузовской, академической науки, промышленности и инновационных структур, нацеленная на развитие инновационной деятельности.
Услуги, оказываемые НТЦ НМСТ:
- калибровка измерительных специализированных технических средств, предназначенных для измерения электрических, геометрических и оптических параметров изделий МСТ и ЭКБ;
- проведение высокоточных измерений толщин слоев, показателей преломления и состава в многослойных структурах;
- контроль параметров структуры рельефа поверхности на кремниевых пластинах в процессе изготовления изделий нано-микросистемной техники (рисунок 1);
- измерение магнитных свойств поверхности изделий микросистемной техники с пространственным разрешением в нанометровом диапазоне;
- проведение технологических операций жидкостного травления кремния;
- проведение технологических операций фотолитографии и оптического контроля (рисунок 2);
- проведение технологических операций термического окисления кремния;
- проведение технологических операций пиролитического и плазмостимулированного осаждения материалов;
- проведение технологических операций плазменного, реактивно-ионного травления и обработки материалов;
- проведение технологических операций напыления тонких пленок металлов (Рисунок 3);
- проведение технологических операций групповой сборки кристаллов и соединения пластин.