Nové investice do výzkumu polovodičů

Nové investice do výzkumu polovodičů

Nové investice do výzkumu polovodičů – Fraunhofer IISB a Univerzita Erlangen-Nürnberg rozšiřují vybavení velkých zařízení v čisté místnosti.

V Fraunhofer IISB v Erlangenu je právě uvedena do provozu nová zařízení pro iontovou implantaci. Toto zařízení o hmotnosti téměř 15 tun a nákladech přibližně 3 miliony eur bude umístěno v čisté místnosti univerzity Erlangen-Nürnberg, kterou společně s IISB provozují. Tím se výrazně rozšíří možnosti obou zařízení pro výzkum a výuku v oblasti polovodičové technologie pro mikro-, nano- a výkonovou elektroniku.

Iontová implantace je dnes standardní průmyslovou metodou pro dopování polovodičů. Při ní jsou ionty požadovaných dopujících prvků urychlovány v elektrickém poli a vystřelovány na povrch polovodičových disků – také nazývaných wafery.

V závislosti na rychlosti nebo energii a dávce, s níž jsou cizí prvky vnášeny do polovodiče, vznikají různé profily a hloubky pronikání v pevném tělese, například u křemíkového wafru. Díky tomu a výběru dopujícího prvku lze cíleně upravovat elektrické vlastnosti polovodičů. To je důležitý předpoklad pro realizaci moderních polovodičových součástek.

Fraunhofer IISB je jednou z předních výzkumných institucí v Evropě zabývajících se iontovou implantací a má desetileté zkušenosti v této oblasti. Nový iontový urychlovač IISB nahrazuje starší zařízení a je jedním z větších prvků právě probíhající modernizace vybavení čisté místnosti v Erlangenu, kterou financují prostředky Bavorské hospodářské komory, Spolkové republiky Německo a EU. S novým zařízením budou možné výzkumné práce na polovodičových deskách s průměrem až 200 mm, namísto dosavadních 150 mm. Navíc bude výrazně rozšířen rozsah energie pro urychlení iontů.

V budoucnu budou moci být snadno nabité ionty generovány v energetickém rozsahu od 2 do 270 kiloelektronvoltů (keV). Především v nižším energetickém rozsahu je tak možné vytvářet velmi tenké implantované vrstvy v polovodičích – což je důležité pro neustálou miniaturizaci v technologii součástek. Novinkou je také použití iontů s až trojnásobnou nábojnou zátěží, což umožňuje implantace s maximální energií 810 keV.

„Spektrum materiálů pro implantované prvky zahrnuje standardní dopující prvky pro křemíkové wafery, tedy bor, fosfor a arsen, ale také prvky jako hliník a dusík pro dopování křemíkového karbidu, což je polovodič, který nabízí mnoho možností zejména pro vysokoteplotní a výkonnou elektroniku,“ vysvětluje Dr. Volker Häublein, který je jako vedoucí skupiny zodpovědný za iontovou implantaci v IISB. Dále je možné implantovat tzv. „exotické“ prvky pro speciální aplikace mimo klasickou polovodičovou technologii, například cesium, rubidium nebo lanthan.

Dodání zařízení a jeho instalace do čisté místnosti představují velkou logistickou námahu. Více než 24 tun přepravního nákladu vyžadovalo použití tří nákladních vozidel a jednoho těžkého manipulačního vozíku. Speciální konstrukce z ocelových nosníků a silných hliníkových desek stabilizuje podlahu čisté místnosti pod těžkým zařízením. Univerzita jako správce čisté místnosti, která je jednou z největších svého druhu pro výzkum a výuku v Německu a Evropě, se podílí na nutné přestavbě úrovně laboratoře v budově čisté místnosti.

„Modernizované vybavení v čisté místnosti dále posílí úzkou a synergickou spolupráci mezi Fraunhofer IISB a univerzitou v Erlangenu. Kromě rozšířených výzkumných možností představuje čistá místnost velmi atraktivní prostředí pro studenty technických oborů, například elektrotechniky nebo nanotechnologie,“ říká prof. Dr. Lothar Frey, vedoucí IISB a držitel katedry elektronických součástek na univerzitě.

Modernizace vybavení čisté místnosti Fraunhofer IISB je financována prostředky Bavorské státní ministerstva hospodářství, infrastruktury, dopravy a technologií, Spolkového ministerstva školství a výzkumu a EU.

Obrázek: Dodání zařízení pro implantaci do velké místnosti čisté místnosti na univerzitě Erlangen-Nürnberg dne 21. května 2012. Fraunhofer IISB