Nowe inwestycje w badania nad półprzewodnikami

Nowe inwestycje w badania nad półprzewodnikami

Nowe inwestycje w badania nad półprzewodnikami – Fraunhofer IISB i Uniwersytet Erlangen-Nürnberg rozbudowują wyposażenie dużych urządzeń w laboratorium czystego pomieszczenia.

W Fraunhofer IISB w Erlangen uruchamiana jest właśnie nowa instalacja do implantacji jonów. To urządzenie ważące prawie 15 ton i kosztujące około 3 milionów euro zostanie ustawione w czystym pomieszczeniu Uniwersytetu Erlangen-Nürnberg, które jest wspólnie obsługiwane z IISB. Tym samym możliwości obu instytucji w zakresie badań i nauczania w technologii półprzewodników dla mikro-, nano- i elektroniki mocy zostaną znacznie rozszerzone.

Implantacja jonów jest dziś standardową metodą przemysłową do domieszkowania półprzewodników. Polega ona na przyspieszaniu jonów wybranych pierwiastków domieszkowych w polu elektrycznym i kierowaniu ich na powierzchnię półprzewodnikowych płyt – zwanych także waferami.

W zależności od prędkości lub energii oraz dawki, z jaką obce pierwiastki są wprowadzane do półprzewodnika, powstają różne profile i głębokości penetracji w ciele stałym, np. w krzemowym waflu. Dzięki temu i wyborowi samego pierwiastka domieszkowego można celowo ustawiać właściwości elektryczne półprzewodników. Jest to istotny warunek realizacji nowoczesnych elementów półprzewodnikowych.

Fraunhofer IISB jest jednym z wiodących ośrodków badawczych w Europie w dziedzinie implantacji jonów i posiada wieloletnie doświadczenie w tej dziedzinie. Nowy implantator jonów zastępuje starszy sprzęt i jest jednym z większych elementów modernizacji wyposażenia czystego pomieszczenia w Erlangen, które jest finansowane ze środków Ministerstwa Gospodarki Bawarii, federalnego rządu i UE. Dzięki nowemu urządzeniu możliwe będą badania na półprzewodnikowych płytach o średnicy do 200 mm, zamiast dotychczasowych 150 mm. Ponadto zakres energii dla przyspieszania jonów zostanie znacznie rozszerzony.

W przyszłości możliwe będzie generowanie łatwo naładowanych jonów w zakresie energii od 2 do 270 kiloelektronowoltów (keV). Szczególnie w niskim zakresie energii można w ten sposób tworzyć bardzo cienkie warstwy implantacyjne w półprzewodnikach – co jest ważne dla ciągłej miniaturyzacji elementów technologii półprzewodnikowej. Nowością jest również zastosowanie jonów o potrójnym ładunku, co pozwala na implantację z energią do maksymalnie 810 keV.

„Spektrum materiałów dla zaimplantowanych pierwiastków obejmuje standardowe domieszki dla wafli krzemowych, czyli bor, fosfor i arsen, ale także elementy takie jak aluminium i azot do domieszkowania krzemionki węglowej, półprzewodnika, który szczególnie oferuje wiele możliwości w wysokotemperaturowej i mocyowej elektronice” – wyjaśnia dr Volker Häublein, kierownik grupy odpowiedzialnej za implantację jonów w IISB. Ponadto można również implantować tak zwane „egzotyczne” pierwiastki do specjalnych zastosowań poza klasyczną technologią półprzewodników, np. cez, rubid lub lantan.

Transport urządzenia oraz jego wprowadzenie do czystego pomieszczenia wiążą się z dużym wysiłkiem logistycznym. Transport wymagał użycia trzech ciężarówek i jednej wózka widłowego do ciężkich ładunków, ponieważ masa przekracza 24 tony. Specjalna konstrukcja z stalowych belek i grubych aluminiowych płyt stabilizuje podłoże laboratorium czystego pomieszczenia pod ciężkim urządzeniem. Uniwersytet, jako gospodarza tego pomieszczenia, które jest jednym z największych tego typu w Europie i Niemczech, uczestniczy w tym procesie poprzez konieczne przebudowy w poziomie laboratorium w budynku czystego pomieszczenia.

„Zmodernizowane wyposażenie w czystym pomieszczeniu jeszcze bardziej wzmocni bliską, synergiczną współpracę między Fraunhofer IISB a Uniwersytetem w Erlangen. Oprócz rozszerzonych możliwości badawczych, czyste pomieszczenie stanowi bardzo atrakcyjne środowisko dla studentów kierunków technicznych, takich jak elektrotechnika czy nanotechnologia” – mówi prof. dr Lothar Frey, kierownik IISB i profesor na Uniwersytecie, odpowiedzialny za Elektroniczne Elementy Budowlane.

Modernizacja wyposażenia czystego pomieszczenia Fraunhofer IISB jest finansowana ze środków Ministerstwa Gospodarki, Infrastruktury, Transportu i Technologii Bawarii, Ministerstwa Edukacji i Badań Federalnego Rządu oraz UE.

Zdjęcie: Dostawa instalacji implantacyjnej do dużej hali czystego pomieszczenia Uniwersytetu Erlangen-Nürnberg 21 maja 2012 r. Fraunhofer IISB