Objetivo Alcances - Impactos

Transcripción

1 Arranque de Laboratorio de MEMS con la implementación de procesos de Semiconductores para la generación de dispositivos Nano electrónicos a nivel Investigación y Desarrollo. Ing. Oscar Rodrigo Dávila Rubio odavila@rdresearchtechnology.com RD Research & Technology S.A. de C.V. 1. CONTENIDO. Nuestro proyecto contempla la adecuación de infraestructura de servicios para planta piloto del proceso de Semiconductores y la adquisición de equipamiento de Nano fabricación que nos permita tener una migración de los MEMS a la Nanotecnología aplicada en Bio Medicina Electrónica. La infraestructura de servicios de procesos de Semiconductores, debe contar con instalaciones de: agua des ionizada, nitrógeno, oxigeno, vacío, barrido de gases, contenedores de desechos solventes y orgánicos, contenedores de desechos ácidos, rack de gabinete de gases, y un sistema de dosificación de químicos. En cuanto al proceso de Semiconductores, necesitamos equipamiento para realizar Deposición química de vapor (CVD), que es un proceso de síntesis en el cuál los constituyentes químicos reaccionan en la fase de vapor, al estar cerca o sobre un substrato (en nuestro caso 4 pulgadas), para formar un producto sólido. Este proyecto permitirá que por primera vez en la región del Estado de Sonora, se tenga la capacidad de producir y fabricar prototipos MEMS y Dispositivos semiconductores con aplicaciones en Nano electrónica. De la misma forma se fortalecen los sistemas educativos de las Universidades participantes, para introducirse y desarrollarse en las áreas de diseño y simulación de dispositivos MEMS y Nano electrónica. Se agregará un miembro más a nuestra red de investigación, fortaleciendo el territorio abarcado por la misma en el Estado de Sonora. Se iniciará con la Biblioteca de Educación virtual en Semiconductores MEMS y NEMS. Se implementarán procesos de deposición química de vapor, pulverización iónica y catódica. Desde el año 2007 se decidió formar parte de la AERI sobre MEMS, en donde RD Research & Technology es socio fundador con liderazgo de FUMEC y la participación de otras empresas y universidades del país. La red de investigación entre instituciones de educación superior y empresas privadas, tiene como objetivo la formación de recursos humanos con capacidad científica de desarrollo, diseño y simulación de dispositivos de alta tecnología en Semiconductores, MEMS y Nano electrónica. Uno de los proyectos prioritarios en esta red y dentro de su plan de desarrollo es crear infraestructura tecnológica en empresas e instituciones de educación superior interesadas en el tema. Desde el año 2009 RD Research & Technology inició este esfuerzo con un proyecto para contar con infraestructura en 1

2 sus instalaciones y asimismo en las universidades del estado de Sonora, que fue apoyado por Conacyt. Este proyecto constituye la continuación y consolidación de dicho esfuerzo encaminado a lograr la fabricación de prototipos MEMS, NEMS y semiconductores en RD Research & Technology. Hoy en día, la generación de tecnología de punta en el área de la electrónica, proviene de una combinación entre aplicaciones de Semiconductores, MEMS y NEMS. Mediante la explotación científica de éstas tres ramas de la electrónica, teniendo el recurso humano calificado y el equipamiento de laboratorio necesario, podemos ser parte del grupo selecto de generadores de la nueva electrónica. Nuestra industria de aplicación principal es la Bio Medicina. Los MEMS son dispositivos electromecánicos con dimensiones microscópicas. Debido a su tamaño, la fabricación de los MEMS debe ser realizada bajo el mismo proceso de Semiconductores y Circuitos Integrados. Esto facilita la capacidad de desarrollar mecanismos con electrónica integrada para su funcionamiento. Los NEMS a su vez, son dispositivos con características similares en mecánica e integración, pero a nivel Nanométrico. La Revolución de la Nano y Micro tecnología, será parte fundamental del avance de los materiales, dispositivos y sistemas, que serán diseñados, fabricados y utilizados en el futuro. Los Chips Semiconductores, son básicamente hechos desde miles a millones de transistores los cuáles son empaquetados en una pequeña pieza de Silicón. A su vez, los transistores son swicthes electrónicos que contienen partes no movibles, pero que utilizan electricidad para activar o desactivarse. Estos transistores están cableados entre si, usando aluminio, cobre para desarrollar diferentes funciones. La evolución de un chip semiconductor a un sistema micro electro mecánico (MEMS), combina la manufactura de circuitos integrados y técnicas de Micro maquinados para instalar motores, sensores, bombas, válvulas, receptores de radio y antenas en un Chip. Los nuevos fenómenos en Nano y Micro electromecánica, física, química, manufactura, control de complejas estructuras, el diseño de arquitectura a macro escala y su optimización entre otros, son problemas que actualmente están siendo estudiados y representan una oportunidad y necesidad de desarrollo para cualquier Economía a nivel mundial. Durante los últimos años, el Gobierno de Estados Unidos y la industria de alta tecnología del mismo país ha invertido fondos grandes en ciencia básica y aplicada en NEMS y MEMS, debido a su gran potencial tecnológico, social y económico. Actualmente el Laboratorio de Investigación en MEMS de nuestra compañía, cuenta con equipamiento necesario para desarrollar procesos de MEMS a nivel de 1 micrón, con una pequeña línea de procesamiento piloto en Wafer de 4 pulgadas. Queremos completar el ciclo de desarrollo en Bio Medicina electrónica, mediante la implementación de sistemas para procesos de Semiconductores, que nos permitan obtener a nivel Investigación y Desarrollo, Micro y Nano dispositivos para aplicaciones en electrónica. Contamos como 170 metros cuadrados de área de cuartos limpios, que incluyen Clase 1000, Clase 100, Clase 10 y Clase 1. 2

3 El instituto Tecnológico de Hermosillo (ITH), el Instituto Tecnológico de Cajeme (ITESCA), cuentan actualmente con áreas de simulación para micro y nano tecnología con 33 Estaciones de trabajo, ambas instituciones en conjunto cuentan con aulas interactivas con conexiones de enlace entre todos los demás miembros de la red. - Objetivo Puesta en Marcha en RD Research & Technology, del Laboratorio de MEMS, con el fortalecimiento de los procesos de fabricación, introduciendo equipamiento que permita la fabricación de Semiconductores con aplicaciones en Nano electrónica. Fortalecimiento de los sistemas educativos de las Universidades participantes en nuestra red de investigación, con el fin de permitir que sus alumnos puedan desempeñar labores en diseño y simulación de dispositivos electrónicos, a nivel Micro y Nanométrico. - Alcances En RD Research & Technology, adecuación de infraestructura del área de servicios para la planta piloto de semiconductores. Adquisición de equipamiento para aplicaciones de Nano electrónica en Obleas (Wafers de 4 pulgadas), equipo de deposición química de vapor, equipo de pulverización catódica, equipo de pulverización Ionica, perfilómetro con capacidad de 1 nanómetro. En Universidad de la Sierra, dotar de infraestructura para diseño de MEMS. En ITH e ITESCA, fortalecimiento de capacidades en diseño de MEMS mediante asesoría de personal especializado. - Impactos Incrementa la vinculación científica entre empresa y científicos Mexicanos, con el objetivo de desarrollar ciencia comercializable y generadora de un futuro mercado Mexicano de alta tecnología en Semiconductores, Micro y Nano electrónica. Incrementa las capacidades de generación de tecnología en el País y en el Estado de Sonora, por el fortalecimiento de las aplicaciones de Semiconductores con aplicaciones en MEMS y NEMS. Impulso de la educación de alto nivel enfocada al diseño, simulación y generación de tecnología, con el soporte de recurso humano científico y herramientas de educación virtual. Impulso a que México y el Estado de Sonora incursionen y adquieran presencia a nivel mundial en el sector tecnológico de Semiconductores, Micro y Nanotecnología. 3

4 Fortalecimiento de los servicios especializados de inteligencia, asesorías, manejo de propiedad intelectual y diseño para contribuir al desarrollo de la micro y nanotecnología en México. Fomentar el desarrollo económico estatal, mediante la generación de capital humano capaz de no sólo manufacturar, sino generar tecnologías, en las áreas de Micro y Nanotecnología. Generación de clases digitalizadas en las áreas de Micro y Nanotecnología, impartidas por especialistas reconocidos a nivel internacional. Amplitud de valor para egresados de Universidades participantes de la red, quien diseña nanotecnología puede diseñar micro tecnología y quien diseña micro tecnologías puede diseña mecatrónica. Fomenta la creación de empleos de alto valor. 2. RESULTADOS. Durante este proyecto, se realizó la construcción del cuarto de máquinas para procesos de semiconductores. En dichas instalaciones se albergarán los sistemas de enfriamiento chiller, el sistema contra incendio grado semiconductor, los sistemas de gases para semiconductores (Amonia, Silano, Nitrogeno, Argón, Hidrógeno, Óxido Nitroso, Mezcla PPM Di borano-argón y Cloruro de Hidrógeno), el sistema de barrido de gases, el sistema de des ionización de agua y las manejadoras de aire. La adquisición de equipos de laboratorio, implicó un proceso de búsqueda, selección y evaluación intensivo. Para el cual, integrantes del equipo de trabajo realizaron viajes a China, Corea y Estados Unidos con la finalidad de identificar las opciones convenientes y recibir asesoría directa de los proveedores de equipos especializados requeridos. Aunado a esto también se contó con la asesoría por parte de investigadores nacionales y extranjeros expertos en el tema para la selección y evaluación de equipos, esto con la finalidad de garantizar el adecuado funcionamiento de nuestras instalaciones. Es en este sentido, que se realizó la adquisición de equipos de evaporación por haz de electrones, y un equipo de deposición química de vapor por plasma (PECVD), un equipo de procesamiento rápido térmico en obleas de 4 pulgadas. También, para el fortalecimiento del área de nano dispositivos electrónicos, se adquirió un equipo de procesos para el desarrollo de: Nano hilos de óxido de Zinc, Nano hilos de Silicio, Polysilicón, y procesos de oxidación térmica de silicón. 4

5 Se adquirió también un equipo de grabado por iones reactivos, un equipo de limpieza por plasma, un equipo de limpieza por perileno, y un equipo de deposición atómica de capas en obleas de 4 pulgadas. Desde principios de año la empresa sostuvo relación con las instituciones de educación superior participantes en el proyecto, de esta forma se inicio la planeación del tipo de colaboración a desarrollarse para el proyecto y a su vez se identificaron actividades especificas para cada una de las instituciones. Una vez recibido el apoyo por parte de Conacyt, se procedió el ejercicio de los recursos. En este sentido, Instituto Tecnológico de Hermosillo, Instituto Tecnológico de Cajeme y Universidad de la Sierra, realizaron la construcción de cuartos limpios de alrededor de 25 metros cuadrados en cada uno, con una estación de pruebas y mesa anti vibratoria, así como equipamiento de caracterización electrónica de MEMS. Universidad de Sonora, por su parte inició con la adquisición de equipos para procesos de materiales y semiconductores. Los objetivos en cuanto al equipamiento de proceso de MEMS se lograron al 100% y se superaron en cuanto a la adquisición de equipamientos para el desarrollo de Nano dispositivos electrónicos. Conjuntado a la infraestructura que ya se tenía en la empresa, RD Research & Technology, contará con un laboratorio capaz de realizar prototipos electrónicos a nivel micro y nanométrico, certificado con áreas de cuartos limpios. Se tiene una planta que genere a nivel investigación y desarrollo: MEMS, procesos de semiconductores y Nanodispositivos electrónicos. Se logró la adecuación de una planta piloto para procesos de semiconductores, la cual incluirá 10 diversos gases, con instalaciones grado semiconductor, y sistemas de limpieza de gases. Se fortaleció la infraestructura y capacidades las instituciones de educación superior participantes en el proyecto, los cuales tendrán cuartos limpios para caracterización electrónica de MEMS, y también adquirieron software para el diseño de MEMS. Esto se adiciona a la infraestructura de diseño y simulación de micro y nanotecnologías desarrollada en 2009, y a su vez permite llevar a cabo pruebas y caracterización de dispositivos en instalaciones de las universidades. 3. CONCLUSIONES Recomendaciones con base en la experiencia. A partir del apoyo a éste proyecto, un área de fabricación de cuartos limpios con procesos para MEMS, Semiconductores y Nano dispositivos electrónicos en obleas de 4 pulgadas, con procesos de: Deposición atómica de capa (ALD), 5

6 Litografía por haz de electrones, evaporación por haz de electrones, procesos en bases solidos solventes, procesos térmicos rápida (RTP), deposición química de vapor por plasma (PECVD), horno para obleas, alineador de máscaras de doble lado, y un desarrollador de obleas, para foto máscaras. También se construyó un área de cuarto de máquinas de 630 metros cuadrados para suplir de procesos de semiconductores a los cuartos limpios y áreas de fabricación, que cuenta con manejadores de agua, equipo para des ionización de agua y gabinetes de gases con: Amonia, Silano, Nitrogeno, Argón, Hidrógeno, Óxido Nitroso, Mezcla PPM Di borano-argón y Cloruro de Hidrógeno. Se fortaleció una universidad con la adquisición de equipos para procesos térmicos y desarrollo de nuevos materiales semiconductores. Se fortalecieron tres universidades con la adquisición de áreas e cuartos limpios, para caracterización de MEMS. Las capacidades que hoy se tienen en el estado de Sonora y en México para el desarrollo de MEMS y Nano dispositivos electrónicos, han aumentado por la infraestructura que ha sido adquirida por este proyecto. De la misma forma se organizó el primer simposio de investigación den Semiconductores, Micro y Nanotecnología, con el cual se planea aumentar el nivel de investigación entre todas las instituciones participantes de nuestra red de investigación. Para nosotros es vital el apoyo en este proyecto, puesto que tenemos gran parte del equipo necesario para fabricar Micro electro mecanismos a nivel micrométrico, pero no completamos el proceso. Si recibimos el apoyo, tendríamos la primer área de micro y nano fabricación, con cuartos limpios certificados y con procesos completos para microsistemas. De la misma forma enriquecemos la capacidad de desarrollo tecnológico, con la incursión de procesos de litografía de haz de electrones y procesos de deposiciones atómicas en capas finas. 6