Производство микроэлектроники традиционно ассоциируется с двумя вещами: огромными затратами и сверхчистой инфраструктурой. Фотолитография требует чистых комнат, вакуумных установок и агрессивной химии — всё это делает порог входа в отрасль запредельно высоким. В МФТИ решили зайти с другой стороны и разработали принтер, который печатает компоненты микроэлектроники буквально из воздуха.
Никаких чернил, никаких растворителей
Главная особенность новой установки — полностью сухой процесс. Обычные методы печати электроники используют жидкие чернила, связующие вещества или растворители. Все они оставляют загрязнения, которые ухудшают характеристики готового изделия. Убрать их полностью — задача нетривиальная.
Российская разработка обходит проблему принципиально: наночастицы формируются прямо в момент печати с помощью электрического газового разряда. Никаких жидких фаз, никакой посторонней химии: только управляемый аэрозольный пучок, направленный на подложку. Результат — чистые структуры без примесей, которые неизбежно вносит традиционный чернильный процесс.
Как это работает
Электрический разряд генерирует наночастицы размером от 5 до 15 нанометров. Ключевая инженерная задача, которую решили разработчики МФТИ, — не дать частицам слипнуться раньше времени. Подобрать режим, при котором аэрозоль сохраняет нужную дисперсность вплоть до момента осаждения, удалось не сразу.
После нанесения структуры спекаются лазером — и на подложке остаются проводящие дорожки или другие функциональные элементы. По характеристикам полученные таким способом проводники сопоставимы с монокристаллическим серебром. Для метода прямой печати это высокая планка.
Что можно напечатать
Установка ориентирована прежде всего на пассивные элементы микроэлектроники и микродатчики. Конкретный список применений уже отработан на практике:
- резисторы, конденсаторы, индуктивные элементы;
- пористые структуры для газовых датчиков;
- каталитические покрытия.
Всё это — без чистых комнат, вакуумных установок и дорогостоящей химии, которые делают традиционную фотолитографию недоступной для небольших производств.
От лаборатории до серийного производства
Принтер прошёл государственные приёмочные испытания и готовится к запуску в серию. Для российской микроэлектроники, активно ищущей пути снижения зависимости от импортного оборудования, это не просто научный результат — это готовый производственный инструмент.
Сухая аэрозольная печать не претендует на замену фотолитографии в массовом выпуске процессоров. Но для прототипирования, мелкосерийного производства датчиков и специализированных компонентов у неё есть очевидное преимущество: скорость запуска и радикально меньшие вложения в инфраструктуру.
В условиях, когда доступ к зарубежному производственному оборудованию ограничен, отечественная установка с подтверждёнными характеристиками и пройденными испытаниями — аргумент весомый.