В Институте физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН состоялся пресс-тур в рамках предстоящего форума Технопром-2019. ИФП СО РАН продемонстрировал ключевое оборудование для будущего Центра нанотехнологий.
В первую очередь это комплексы эпитаксиального выращивания полупроводниковых структур. Нанотехнологии в данном случае подразумевают создание микроэлектронных компонентов, внутри которых меняются слои различного состава нанометровой толщины. В результате такого чередования у полупроводника появляются новые физические свойства, которые используются при производстве транзисторов, излучателей, преобразователей, приёмников излучения.
«Выращивание ранее не существовавших материалов происходит с помощью метода молекулярно-лучевой эпитаксии. В условиях сверхвысокого вакуума на подложку из кремния или арсенида галлия подаются пары другого вещества (в нашей лаборатории это кадмий-ртуть-теллур), далее полупроводниковый объект растет, наследуя кристаллическую структуру подложки. Оборудование, разработанное в нашем Институте, позволяет манипулировать составом и физическими свойствами создаваемых слоев с нанометровой точностью», — объяснил заместитель директора по научной работе, заведующий лабораторией №15 молекулярно-лучевой эпитаксии соединений А2В6 Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН доктор физико-математических наук Максим Витальевич Якушев.
Комплекс ростовых установок представляет собой серию вакуумных камер: в первой происходит загрузка затравочной пластины, которая затем, как по конвейеру проходит следующие камеры. В каждой из них выполняются определенные операции, чтобы на выходе получить гетероструктуры с заранее заданными свойствами.
«Все процессы контролируются с точностью до атомного слоя с помощью эллипсометрии, оптических методов и дифракции электронов», — отметил Максим Якушев.
Теллурид кадмия ртути чувствителен к инфракрасному излучению и используется для фотоприемников различного назначения: например, работающих в космосе — для дистанционного зондирования земли, контроля температуры полей, особенно там, где требуется высокая чувствительность и большая кадровая частота. Сейчас в лаборатории молекулярно-лучевой эпитаксии соединений А2В6 исследуют необычные свойства, возникающие за счет микширования соединений кадмий-теллура и ртуть-теллура.
Важная составляющая Центра нанотехнологий, планируемого к реализации в рамках проекта «Академгородок 2.0», — промышленная установка по производству гетероэпитаксиальных структур на основе соединений арсенида и нитрида галлия.
«На площадях Института в рамках партнерского договора с АО «Экран-оптические системы» установлено оборудование для производства полупроводниковых гетероструктур для высокоточной электроники. Сейчас это единственная в Сибири установка такого класса и производительности», — подчеркнул заместитель директора по научно-организационной работе ИФП СО РАН кандидат физико-математических наук Александр Владимирович Каламейцев.
В данный момент происходит монтаж и наладка всех систем, готовится технический запуск.
«Характеристики установки позволят выпускать до 10 000 полупроводниковых структур, диаметром 100 мм. Технологический (промышленный) пуск запланирован на следующий год и работа будет полностью автоматизирована: оператору предстоит только загрузить материалы в шлюз загрузки, последующие процессы роста происходят согласно протоколам, разработанным технологами ИФП СО РАН», — отметил начальник участка № 36 по освоению промышленного производства гетероэпитаксиальных структур АО «Экран — оптические системы» Иван Александрович Телегин.
Новые полупроводниковые структуры будут создаваться на подложках 100—150 мм, что почти в два раза больше, чем производилось ранее в ИФП СО РАН. Эта продукция востребована при изготовлении микроэлектронных, оптоэлектронных, микропроцессорных устройств. А также в области космических исследований: в частности, для создания легких и гибких солнечных батарей.
Чтобы обеспечить запуск и функционирование установки, необходимы специальные знания в области материаловедения, физико-химических процессов синтеза структур, сверхвысокого вакуума, управления автоматическими системами: «У наших сотрудников большой опыт создания многослойных гетероэпитаксиальных структур для научных исследований и приборных применений. Как следствие, после технологического запуска, промышленная установка Riber сможет работать с минимальным участием человека, что положительно скажется на качестве продукции», — отметил младший научный сотрудник, лаборатории молекулярно-лучевой эпитаксии соединений А3В5 кандидат физико-математических наук ИФП СО РАН Дмитрий Владимирович Дмитриев.
По словам ученого, в дальнейшем планируется закупка оборудования для паспортизации и характеризации исследования выращенных структур. Это позволит проекту стать пилотным в области микроэлектроники и оптоэлектроники и развиваться, как центр притяжения для других наукоемких производств.
В лаборатории молекулярно-лучевой эпитаксии соединений В лаборатории молекулярно-лучевой эпитаксии соединений А2В6
Максим Якушев показывает полупроводниковые гетероструктуры на основе соединений кадмий-ртуть-теллур, матрицы фоточувствительных элементов, фотоприемники
Единственная в Сибири установка молекулярно-лучевой эпитаксии 4-го поколения фирмы Riber
Вакуумная камера установки
Александр Каламейцев: «Институт получил оборудование в рамках партнерского договора с АО «Экран-оптические системы» на производство полупроводниковых гетероструктур для высокоточной электроники. Сейчас это единственная в Сибири установка такого класса и производительности».
Иван Телегин: «Характеристики установки позволят выпускать до 10 000 полупроводниковых структур, диаметром 100 мм рассказывает о промышленной установке по производству гетероэпитаксиальных структур на основе соединений арсенида и нитрида галлия».
Дмитрий Дмитриев объясняет, что запланированная паспортизация и характеризации исследования выращенных структур позволит совместному проекту ИФП СО РАН и АО «Экран-оптические системы» стать пилотным в области микроэлектроники и оптоэлектроники.
Автор фото: Виктор Яковлев
Пресс-служба ИФП СО РАН