HISTORIA I GENEZA ECM

Laboratoria Technologiczne ECM
w Katedrze Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych PŁ

Tematyka projektowania i technologii przyrządów półprzewodnikowych jest obecna w pracach zespołu Katedry Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych (do roku 2007 występującego jako Zakład Przyrządów Półprzewodnikowych Instytutu Elektroniki) od wielu lat. Przełomowym momentem w tym zakresie był jednak rok 1996, w którym zespół ten uzyskał Projekt Unii Europejskiej TEMPUS JEP-11298-96 'Education of Microtechnology (EMIT)'. Budżet tego projektu sięgał 800.000 euro, a jego podstawowym celem było utworzenie Edukacyjnego Centrum Mikrotechnologii (ECM), którego główny trzon stanowiły laboratoria technologiczne mikroelektroniki. Stworzyło to realną możliwość dołączenia Politechniki Łódzkiej do ekskluzywnego grona europejskich uczelni technicznych posiadających takie laboratoria i możliwość ta została w pełni wykorzystana.
Technologiczne laboratoria mikroelektroniki należą do obszaru wysoko zaawansowanych technologii, nazywanego popularnie obszarem Hi-Tech (ang. High-Technology). Różnią się one istotnie od typowych laboratoriów badawczych. Aparatura stosowana przy wytwarzaniu przyrządów półprzewodnikowych jest skomplikowana i kosztowna, a same procesy technologiczne wymagają często wyjątkowej, niespotykanej gdzie indziej, czystości. Standardem są tu specjalnie klimatyzowane izolowane pomieszczenia, tzw. clean room'y, których czystość mierzy się liczbą pyłków przypadającą na 1 stopę sześcienną (ok. 0,04m³). W pomieszczeniach tych może być ona nawet poniżej 10, podczas gdy w obszarze otwartym przekracza ona zwykle milion. Stworzenie od zera takiej bazy laboratoryjnej oraz zespołu specjalistów niezbędnego do jej obsługi było ogromnym wyzwaniem przed którym stanął zespół realizujący projekt TEMPUS. Skala tego przedsięwzięcia przerasta możliwości zespołu realizującego projekt w Politechnice Łódzkiej i był on w tym zakresie wspomagany przez krajowych i zagranicznych partnerów projektu TEMPUS. Nieoceniona była tu pomoc kolegów z zespołu kierowanego przez prof. Andrzeja Jakubowskiego z Instytutu Mikrelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszawskiej oraz z LAMINY S.A., jedynej obecnie polskiej firmy półprzewodnikowej. W zakupach wyposażenia do laboratoriów EMC oraz w szkoleniu jego kadry, obok partnerów polskich, pomagały Politechniki w Berlinie (Technische Universität Berlin) i Braunschweigu (Technische Universität Braunschweig) w Niemczech, State University of Gent w Belgii oraz Centrum Badawcze Unii Europejskiej w Isprze (Joint Research Centre) we Włoszech. Osiągnięcie zamierzonych celów nie byłoby możliwe bez wsparcia udzielonego przez władze Uczelni, głównie w zakresie pozyskania odpowiednich pomieszczeń oraz środków na ich adaptacje. Wsparcie ze strony Rektora prof. dr hab. Jana Krysińskiego, a szczególnie osobiste zaangażowanie Dziekana Wydziału Elektrotechniki i Elektroniki prof. dr hab. Jana Leszczyńskiego, były w niektórych przypadkach decydujące dla losów całego przedsięwzięcia.

ECM DZIŚ

Od ponad 10 lat Edukacyjne Centrum Mikrotechnologii działa z powodzeniem w Katedrze Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych pod kierunkiem prof. dr hab. Zbigniewa Lisika. W tym czasie stworzono od podstaw nowe laboratoria, skompletowano i przeszkolono kadrę odpowiednich specjalistów oraz utworzono pomieszczenia o parametrach "cleam room". W okresie tym zakupiono i pozyskano dla laboratoriów sprzęt o szacunkowej wartości ok. 4.500.000 złotych korzystając tak z środków Projektu TEMPUS jak i pozyskanych z innych źródeł. W wielu przypadkach jest to sprzęt unikalny w skali kraju, jak np. stepper czy jedyne w Polsce stanowisko do prowadzenia procesów technologicznych w temperaturach powyżej 2000°C, dzięki którym Politechnika Łódzka jest jedynym w Polsce ośrodkiem, w którym można prowadzić procesy wysokotemperaturowe, charakterystyczne dla technologii wytwarzania przyrządów z węglika krzemu. Sprzęt ten jest zgrupowany w 4 laboratoriach technologicznych:

• Podstawowym Laboratorium Technologii Mikroelektroniki, w którym jest zestawiona linia technologiczna dla 3" płytek krzemowych. Jest to laboratorium o średnim poziomie czystości, pozwalającym na wykonywanie np. krzemowych ogniw słonecznych oraz dyskretnych przyrządów półprzewodnikowych średniej mocy. Jest ono w dużej mierze wykorzystywane do zajęć dydaktycznych ze studentami.
• Zaawansowanym Laboratorium Technologii Mikroelektroniki, w którym są zestawione wszystkie najbardziej wartościowe urządzenia ECM, w tym linia technologiczna dla 4" płytek krzemowych, oraz takie urządzenia technologiczne jak stepper, stanowisko RTP do płytkich procesów termicznych czy stanowisko RIE do suchego trawienia. Laboratorium to znajduje się w pomieszczeniu "clean room", co stwarza możliwości wykonywania praktycznie wszystkich krzemowych przyrządów półprzewodnikowych, jak i prowadzenia prac w takich zaawansowanych obszarach nauki, jak nanoelektronika, mechatronika czy sensoryka.
• Laboratorium Układów Hybrydowych, w którym jest zestawiona aparatura przeznaczona dla technologii grubowarstwowej oraz montażu struktur półprzewodnikowych i układów hybrydowych. Jest ona wykorzystywana m.in. do prac w obszarze polikrystalicznych grubowastwowych ogniw słonecznych, czujników polimerowch oraz Inteligentnych Modułów Mocy IPM (Intelligent Power Module), modułów wielo-chipowych MCM (Multi Chip Module) czy systemów zintegrowanych SIP (System In Package).
• Laboratorium Cienkich Warstw, w którym zgrupowano szereg stanowisk próżniowych umożliwiających osadzanie cienkich warstw z wykorzystaniem różnych technologii osadzania. Mogą to być warstwy metaliczne, dielektryczne czy optyczne używane tak w mikroelektronice jak i np. inżynierii materiałowej czy elektrotechnice. W laboratorium tym znajduje się jedyny w Polsce piec do procesów wysokotemperaturowych, powyżej 2000°C, który jest wykorzystywany do prac nad nowymi przyrządami półprzewodnikowymi z węglika krzemu.

BAZA LABORATORYJNA

Podstawowe Laboratorium Technologii Mikroelektroniki
Zaawansowane Laboratorium Technologii Mikroelektroniki
Laboratorium Układów Hybrydowych
Laboratorium Cienkich Warstw