От проявителя зависит качество производства отечественных микросхем, которые заменят импортные аналоги в телекоммуникационном оборудовании, системах наземной и спутниковой связи. Над его созданием трудятся ученые научно-образовательного центра «Нанотехнологии» и магистранты Передовой инженерной школы ТУСУР.
Почему это важно?
К различным типам монолитных интегральных схем (МИС) предъявляются разные требования. Чем сложнее и производительнее микросхема, тем выше требования к воспроизведению ее элементов. Например, самый важный элемент внутри МИС усилителя мощности передатчика сигнала, должен иметь длину 500 нм, а допуск на этот размер не должен превышать +/- 25 нм. Без качественного высококонтрастного проявителя невозможно поучить такой результат.
«Если использовать проявитель с низким разрешением, то погрешность в размерах составит +/-150 нм. То есть мы получим элемент размером 500 нм и 650 нм. А это уже брак, который сильно снижает количество годных микросхем, усложняет работу проектировщика, — рассказывает руководитель проекта, к.т.н. Иван Кулинич. — Проявители, представленные российскими производителями, не подходят под решение наших задач, поэтому мы работаем над созданием своего».
Роль проявителя в создании микросхемы
В НОЦ «Нанотехнологии» ведутся разработки интегральных схем на основе арсенида и нитрида галлия, которые представляют из себя хрупкие пластины диаметром от 5 до 10 см.
Пластина проходит несколько стадий очистки, затем на нее наносят фоторезист — полимерный фоточувствительный материал.
«Далее пластину помещаем в специальную установку для экспонирования — формируем рисунок будущей микросхемы. На фоторезист направляют свет. В засвеченных участках разрушаются химические связи в фоторезисте», — рассказывает магистрантка ПИШ ТУСУР Анна Меньшова.
«Следом идет этап проявления: опускаем пластину в стеклянную емкость с проявителем и вымываем фоторезист с разрушенными химическими связями. Так формируется шаблон наших будущих микросхем. Чем качественнее проявитель, тем четче будет рисунок. Стенки образовавшихся окон будут ровными, располагаться под углом 90° относительно подложки», — делится деталями Анна Меньшова.
Качество фоторезистивной маски оценивают под микроскопом. Если оно соответствует заявленным требованиям, пластину отправляют в установку, которая нанесет металлы в образовавшиеся окна в фоторезисте.
«На завершающем этапе происходит процесс удаления фоторезиста в специальных растворах. На пластине остается рисунок из металла. Поэтапное формирование рисунка из металла и диэлектрика на полупроводниковой пластине создает микросхему», — рассказывает магистрантка ПИШ ТУСУР Анна Меньшова.
При размере микросхемы 1 мм на 1 мм на одной пластине диаметром 10 см может поместиться около 2 тысяч МИС.
На каком этапе сейчас находится проект
Ученые определили состав проявителя. Теперь на его основе необходимо разработать серию проявителей разной концентрации для 5 фоторезистов, которые чаще всего используют при изготовлении микросхем в России.
«Сначала мы создаем компьютерную модель всего процесса. В программе задаем состав, вязкость и объем жидкости, поверхность и границы пластины. Указываем, откуда начнет течь жидкость и где она остановится. Это позволяет не тратить время и материалы на заранее неудачные эксперименты», — рассказывает магистрантка ПИШ ТУСУР Мария Куценко.
За этапом моделирования следует лабораторное исследование. Каждая комбинация проявителя создается в объеме 300-400 мл. Этого хватит на работу с двумя пластинами, результаты оценивают под микроскопом.
«Когда концентрация компонентов будет “откалибрована”, предстоит определить условия хранения и срок годности нашего проявителя, — рассказывает руководитель проекта Иван Кулинич. — Для этого не нужно ждать несколько лет. Есть специальные методики, которые позволяют ускорять процессы. Условно, если в лабораторных условиях проявитель сохраняет свои свойства в течение 1 месяца, то при соблюдении правил хранения его срок годности в повседневной жизни составит 1 год».
Работы над созданием серии проявителей планируют завершить в 2025 году. Разработка тусуровцев привлекательна для предприятий микроэлектроники из Томска, Москвы, Великого Новгорода и Нижнего Новгорода.
Автор текста: Валентина Бейкова.
Фото: Вероника Белецкая.
Актуальные новости инженерной школы в Telegram-канале «ТУСУР – передовой инженерный».
Фотографии с мероприятий можно посмотреть в официальной группе ПИШ ТУСУР в «ВКонтакте».
Наш сайт: engineers.tusur.ru