14.581.21.0007

Разработка технологий изготовления элементной базы высокотемпературной микро - и наноэлектроники, способной функционировать при температурах выше 200°С, для применения в экстремальных условиях эксплуатации.

Высокотемпературная электроника – это растущий рынок микроэлектронных изделий, формируемый за счет интенсивного развития систем контроля и управления различными устройствами с использованием электронных технологий. В настоящее время сформировались две основные тенденции применения высокотемпературной микроэлектроники. Первая - это перенос электронных приборов ближе к источнику тепла, имеющему температуру выше предела рабочей температуры для обычных электронных схем, для уменьшения протяженности коммуникаций между датчиками и схемами обработки сигналов (например, в автомобильных или авиационных двигателях). Вторая тенденция – увеличение максимальных рабочих температур интегральных схем выше 225 °С, что особенно важно в таких областях, как обеспечение управления индустриальными объектами (атомные и тепловые электростанции, нефтеперерабатывающие заводы и т.д.), где требуются специальные измерительные и управляющие комплексы, способные измерять и сохранять работоспособность в условиях повышенных температур и радиационного фона, автомобильная электроника или глубокое бурение недр земли.

 

Основные планируемые результаты проекта:

1. Технологический маршрут изготовления и конструкции элементов высокотемпературной микроэлектроники на КНИ структурах с проектной нормой 0.5 - 0,35 мкм.

2. Комплект документации базовых технологий и конструкций сложнофункциональных изделий высокотемпературной микро и наноэлектроники.

3. Тестовые КНИ МДП структуры высокотемпературной микроэлектроники.

4. Технология сборки высокотемпературной микроэлектроники на КНИ МДП структурах.

5. Образцы СФ блока высокотемпературного операционного усилителя.

6. Стенды и методики исследования тестовых элементов и СФ блоков .

7. Методы и правила проектирования изделий высокотемпературной микроэлектроники с рабочим диапазоном температур от -60 до 225 ^оС на структурах кремний на изоляторе.

Текущие результаты проекта:

На первом этапе проекта разработаны конструкторско-технологические решения и методы  изготовления высокотемпературной микроэлектроники на структурах КМОП КНИ, разработан технологический процесс изготовления контактной металлизации и системы межсоединений, изготовлены макеты контактной металлизации.

На втором этапе разработаны: технологии и конструкции высокотемпературных КМОП КНИ структур с проектными нормами 0,5 и 0,35 мкм, комплекты эскизной конструкторской документации и технологические инструкции; получены компьютерные технологические модели, разработана технология и технологическая инструкция формирования объемных микровыводов для монтажа кристаллов высокотемпературной электроники методом флип-чип, разработан технологический процесс АСО-формирования бинарных и многокомпонентных (легированных) диэлектриков с высокой диэлектрической проницаемостью для МИМ-конденсаторов.

На третьем этапе разработаны программы и методики, позволяющие провести исследовательские испытания макетов, выполнено компьютерное моделирование схемотехники макета СФ блока высокотемпературного операционного усилителя, разработан технологический процесс сборки высокотемпературных изделий, разработана эскизная конструкторской документация макета с объемными выводами на кон­тактных площадках кристалла для высокотемпературных изделий, изготовлены макеты МИМ конденсаторов на основе трехкомпонентного наноразмерного диэлектрика, макеты тестовой матрицы с проектными нормами 0,5 и 0,35мкм, макеты тестовой матрицы с объемными выводами на контактных площадках кристалла для высоко­температурных изделий.

На четвертом этапе разработаны: библиотека элементов высокотемпературной микро­электроники на КМОП КНИ структурах, правила проектирования изделий  высокотемпературной микро­электроники с проектными нормами 0,5 мкм, эскизная конструкторская документация макета диффузионно-барьерного слоя, эскизная конструкторская документация макета СФ блока операционного усилителя; изготовлены макеты диффузион­но-барьерного слоя, кон­тактной металлизации с проект­ными нормами 0,5 мкм, тестовой матрицы с проектными нормами 0,35 мкм, системы межсоединений с проект­ными нормами 0,5 мкм, СФ блока операционного усилителя высокотемпературной микроэлек­троники на КМОП КНИ структу­рах, цифровых и аналоговых блоков для аттестации технологического процесса вы­сокотемпературной микроэлектро­ники.

Изготовлены стенды исследования макетов тестовых матриц. Проведены исследовательские испытания макетов тестовой матрицы с про­ектными нормами 0,5 и 0,35 мкм, МИМ конденсаторов в диапазоне температур от минус 60 до + 225^оС, макетов с объ­емными выводами на контактных пло­щадках.

На пятом этапе изготовлен стенд исследования макетов СФ блока операционного усили­теля, цифровых и аналоговых блоков.

 Проведены исследовательские испытания макетов системы межсоединений, цифровых и аналоговых блоков, СФ блока операционного усилителя высокотемпературной микроэлектроники на КМОП КНИ структурах, диффузионно-барьерного слоя, контактной металлизации.

Разработка базового технологического маршрута изготовления высокотемпературной компонентной базы на КНИ структурах, методов и правил проектирования, тестовых структур и сложно функциональных (СФ) блоков позволит создать технологическую платформу для организации в России производства изделий микроэлектроники для экстремальных режимов эксплуатации с рабочим диапазоном температур от -60 до 225 оС и переориентировать внутреннего потребителя на отечественного производителя