Edukacyjne Centrum Mikrotechnologii to dziś nowoczesne laboratoria dla mikroelektroniki i technologii półprzewodnikowych
Centrum kompetencji w obszarze technologii półprzewodnikowych
Utworzone w ramach projektu TEMPUS JEP-11298-96 Edukacyjne Centrum Mikrotechnologii (ECM) od wielu lat stanowi jedno z najważniejszych zapleczy technologicznych Katedry Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych Politechniki Łódzkiej. Centrum rozwija ideę, która przyświecała jego powstaniu – połączenie nowoczesnego kształcenia inżynierskiego z prowadzeniem zaawansowanych prac badawczych w dziedzinie mikroelektroniki, optoelektroniki oraz technologii materiałów półprzewodnikowych. Pod kierunkiem prof. Zbigniewa Lisika, wieloletniego kierownika zespołu zajmującego się technologią przyrządów półprzewodnikowych, a następnie kierownika Katedry Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych, rozwijano infrastrukturę laboratoryjną, kadrę specjalistów oraz kompetencje technologiczne niezbędne do prowadzenia zaawansowanych procesów mikroelektronicznych.
W ciągu kolejnych lat w ECM stworzono od podstaw specjalistyczne laboratoria technologiczne, przygotowano zespół inżynierów i naukowców oraz uruchomiono infrastrukturę spełniającą wymagania nowoczesnych procesów półprzewodnikowych, w tym pomieszczenia typu clean room, w których możliwe jest prowadzenie technologii wymagających wysokiej czystości środowiska pracy. Wyposażenie Centrum, którego wartość szacowana była na około 4,5 mln zł, zostało zgromadzone dzięki środkom projektu TEMPUS oraz finansowaniu pozyskanemu z innych źródeł. Część aparatury stanowią urządzenia unikalne w skali kraju, umożliwiające realizację procesów technologicznych niedostępnych w innych polskich ośrodkach akademickich.
Zaplecze Edukacyjnego Centrum Mikrotechnologii tworzą cztery główne laboratoria technologiczne, obejmujące pełny zakres procesów stosowanych we współczesnej mikroelektronice.
Podstawowe Laboratorium Technologii Mikroelektroniki
Podstawowe Laboratorium Technologii Mikroelektroniki obejmuje kompletną linię technologiczną przeznaczoną do pracy z płytkami krzemowymi o średnicy 3 cali. Jest to przestrzeń szczególnie ważna z punktu widzenia dydaktyki – studenci mogą poznawać kolejne etapy procesu technologicznego, od przygotowania materiału, poprzez wykonywanie struktur, aż po podstawową charakteryzację wytworzonych przyrządów. Laboratorium umożliwia realizację procesów wykorzystywanych m.in. przy wytwarzaniu krzemowych ogniw słonecznych oraz dyskretnych przyrządów półprzewodnikowych średniej mocy.
Zaawansowane Laboratorium Technologii Mikroelektroniki
Najbardziej zaawansowane procesy realizowane są w Laboratorium Technologii Mikroelektroniki wyposażonym w specjalistyczną aparaturę zgromadzoną w pomieszczeniu typu clean room. Laboratorium posiada linię technologiczną dla płytek krzemowych o średnicy 4 cali oraz urządzenia umożliwiające wykonywanie precyzyjnych procesów mikroelektronicznych, w tym:
stepper – urządzenie do precyzyjnego odwzorowywania masek technologicznych w procesach fotolitografii,
stanowisko RTP (Rapid Thermal Processing) do szybkich procesów termicznych,
stanowisko RIE (Reactive Ion Etching) do suchego trawienia struktur.
Dzięki tej infrastrukturze możliwe jest prowadzenie prac badawczych i dydaktycznych obejmujących projektowanie oraz wytwarzanie zaawansowanych struktur półprzewodnikowych, w tym układów dla zastosowań w nanoelektronice, sensoryce i mikrosystemach. Obszary te są nadal rozwijane w Katedrze, m.in. poprzez technologie przyrządów na bazie krzemu i węglika krzemu (SiC).
Laboratorium Układów Hybrydowych
Laboratorium Układów Hybrydowych skupia aparaturę przeznaczoną do technologii grubowarstwowych oraz montażu struktur półprzewodnikowych. Prowadzone są tu prace związane m.in. z:
układami hybrydowymi,
wielochipowymi modułami elektronicznymi MCM (Multi Chip Module),
inteligentnymi modułami mocy IPM (Intelligent Power Module),
systemami integracji wielu funkcji elektronicznych w jednej obudowie SiP (System in Package).
Laboratorium wspiera rozwój technologii stosowanych w energoelektronice, sensoryce oraz nowoczesnych systemach elektronicznych.
Laboratorium Cienkich Warstw
Laboratorium Cienkich Warstw obejmuje zestaw stanowisk próżniowych umożliwiających wytwarzanie warstw metalicznych, dielektrycznych oraz optycznych z wykorzystaniem różnych technologii osadzania. Technologie cienkowarstwowe mają szerokie zastosowanie zarówno w mikroelektronice, jak i w inżynierii materiałowej, fotowoltaice oraz optoelektronice. W laboratorium prowadzone są również prace związane z nowoczesnymi przyrządami półprzewodnikowymi wykonanymi z węglika krzemu. Szczególne znaczenie ma unikatowe stanowisko umożliwiające prowadzenie procesów wysokotemperaturowych powyżej 2000°C. Aparatura ta pozwala na realizację badań nad materiałami i strukturami SiC – jednym z najważniejszych materiałów dla współczesnej energoelektroniki wysokiej mocy.
Miejsce kształcenia przyszłych inżynierów i badania nad technologiami przyszłości
Jednym z najważniejszych zadań ECM pozostaje działalność dydaktyczna. Laboratoria Centrum umożliwiają studentom bezpośredni kontakt z technologiami wykorzystywanymi w przemyśle półprzewodnikowym oraz zdobywanie praktycznych umiejętności w zakresie projektowania, wykonywania i badania struktur elektronicznych. Dzięki połączeniu infrastruktury laboratoryjnej z działalnością naukową Katedry studenci uczestniczą w procesie kształcenia opartym na rzeczywistych technologiach i aktualnych problemach badawczych.
Obecnie działalność ECM wpisuje się w najważniejsze światowe kierunki rozwoju elektroniki – od energoelektroniki i przyrządów mocy, poprzez fotowoltaikę i elastyczną elektronikę, aż po mikrosystemy i technologie sensorowe. Katedra prowadzi badania obejmujące m.in. technologie półprzewodnikowe na bazie krzemu i węglika krzemu, wykorzystanie technik laserowych w procesach technologicznych oraz rozwój struktur typu Lab-on-Chip. Edukacyjne Centrum Mikrotechnologii pozostaje przykładem infrastruktury, która łączy funkcje laboratorium badawczego, centrum edukacyjnego i platformy współpracy z otoczeniem przemysłowym. Dzięki zgromadzonemu doświadczeniu oraz unikalnemu wyposażeniu ECM stanowi ważny punkt na mapie polskich kompetencji w zakresie mikroelektroniki i technologii półprzewodnikowych.