ИННОВАЦИОННЫЙ ПРОЕКТ «ТЕХНОЛОГИЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН». РЕАЛИЗАЦИЯ НА ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНОМ ПРЕДПРИЯТИИ АО «НПФ «МИКРАН»
Введение 9
1 Технологии неразрушающего контроля поверхности полупроводниковых
пластин с помощью методов ядерного анализа 14
1.1 Методика резерфордовского обратного рассеяния 18
1.2 Методика ядер отдачи 19
1.3 Методика ядерных реакций 20
2 АО «НПФ «Микран» как инновационная площадка для продвижения
технологии 22
3 Технологический участок и необходимое оборудование 28
4 Реализация взаимодействия АО «НПФ «Микран» со школой ядерных
технологий ТПУ 41
4.1 Результаты эксперимента 42
4.2 Обработка полученных результатов 45
5 Маркетинговые исследования 49
5.1 Проведение маркетинговых исследований 53
5.2 Проведение информационно-патентных исследований 59
5.3 Конкурентный анализ 66
5.4 Патентные исследования 69
6 Стоимостные оценки 77
6.1 Описание услуги 80
6.2 Описание целевой аудитории и их нужд на основе сформированной
ценовой сметы 81
6.3 Описание экспертных семинаров по инвестиционным вложениям 83
6.4 Стоимость технологического процесса 83
Заключение 86
Список используемых источников 88
Приложение А
В настоящее время остро стоит вопрос поддержания качества обработки полупроводниковых пластин в электронной отрасли по производству полупроводниковых приборов. Для такой масштабной задачи требуются эффективные инновационные технологии качественной оценки состояния поверхности. Для разработки таких технологий могут быть использованы методики и способы определения элементного состава примесей на поверхности твердых тел с применением ядерных технологий.
Актуальность данной тематики обусловлена усовершенствованием технологического процесса предприятий полупроводниковой промышленности с целью снижения брака среди конечной высокотехнологичной продукции, взаимодействием высокотехнологичного предприятия с лабораториями высшего учебного заведения и научными центрами, а также распространением информации о возможности применения и использования рассматриваемой технологии в различных видах экономической деятельности.
В настоящее время для оценки состава примесей на поверхности твердых тел используется рентгеновская электронная спектроскопия (РЭС). Метод РЭС основан на использовании анализа потока фотоэлектронов, испускаемых веществом под воздействием рентгеновский лучей. РЭС эффективный метод контроля поверхности образцов для исследований, но одновременно очень разрушающий способ, приводящий к образованию дополнительных карбоксильных групп, которые вызывают разрушение поверхности твердого тела.
Метод резерфордовского обратного рассеяния (РОР) достаточно давно и эффективно используется в ядерной физике и является одним из методов ядерного анализа для неразрушающих испытаний поверхностей твердых тел. Эта технология может найти широкое применение в сфере полупроводниковой промышленности.
Для успеха инновационного проекта по внедрению в промышленность описанного метода определения элементного состава примесей с применением ядерного анализа необходимым условием является наличие соответствующей инновационной площадки в виде какого-либо предприятия с достаточной производственной базой.
Известно, что влияние примесей на свойства полупроводников весьма значительно и это широко используется при экспериментальных исследованиях и разработках новых полупроводниковых приборов, а также при их производстве и при отработке новых промышленных технологий полупроводниковой электроники.
Вместе с тем, воздействие посторонних примесей может оказывать и весьма пагубное влияние и менять свойства полупроводниковых приборов в худшую сторону. Поэтому весьма актуальной задачей для полупроводниковой электроники является задача разработки метода и технологии эффективного и неразрушающего контроля наличия на полупроводниковых пластинах примесей и их элементного состава.
В связи с этим целью настоящей работы является реализация инновационного проекта «Технология неразрушающего контроля поверхности полупроводниковых пластин»» на предприятии полупроводниковой промышленности АО «НПФ «Микран».
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи.
1. Провести поиск решения проблем, связанных со снижением качества готовых компонентов электронных схем.
2. Разработать инновационный проект усовершенствования
технологического процесса на предприятии полупроводниковой промышленности «Микран» с помощью существующей технологии неразрушающего контроля поверхности полупроводниковых пластин.
3. Оценить стоимость необходимого оборудования для использования методов неразрушающего контроля поверхности полупроводниковых образцов.
4. Наладить сотрудничество между высокотехнологичным предприятием АО «НПФ «Микран» и школой ядерных технологий Томского Политехнического Университета.
5. Разработать начальный эскиз лабораторного помещения в соответствии с промышленным участком предприятия «Микран».
6. Провести маркетинговые исследования.
Объектом исследования выпускной квалификационной работы выступает высокотехнологичное предприятие АО «НПФ «Микран» . Предметом исследования - технология неразрушающего контроля поверхности полупроводниковых пластин с помощью методов ядерного анализа.
На защиту выносятся следующие основные положения:
• Предложено изменение технологического процесса на производственной
площадке высокотехнологичного предприятия АО «НПФ «Микран» с целью понижения количества брака среди готовой продукции компонентов микроэлектронной техники и совершенствования качества полупроводниковых пластин, используемых в полупроводниковой промышленности.
• Налажено взаимодействие между высокотехнологичным предприятием полупроводниковой промышленности и высшим учебным заведением для решения проблемы связанной с высоким уровнем брака конечной продукции полупроводниковых изделий.
Научная новизна настоящей работы заключается в том, что существующая технология неразрушающего контроля поверхности полупроводниковых пластин с помощью методов ядерного анализа была апробирована в целях улучшения высокотехнологичного продукта предприятия АО «НПФ «Микран» при взаимодействии со школой ядерных технологий ТПУ.
По данной теме:
1. Опубликована статья: Молчанов, А.С. Коммерциализация методики определения элементного состава примесей на поверхности твёрдого тела с использованием ядерных реакций / А. С. Молчанов // Вектор экономики. - 2019. -№6. -5 с.
2. Представлен устный доклад на XV Международной школы-конференции
студентов, аспирантов и молодых ученых «Инноватика - 2019»:
Коммерциализация методики определения элементного состава примесей на поверхности естественных алмазов с использованием резерфордовского обратного рассеяния. (Томск, 25 - 27 апр. 2019 г).
3. Опубликован тезис: Молчанов, А.С. Коммерциализация методики определения элементного состава примесей на поверхности естественных алмазов с использованием резерфордовского обратного рассеяния // Инноватика-2019: тезисы докл. Междун. конф. (Томск, 25-27 апр. 2019 г.). - Томск, 2019. - С.171-173.
4. Представлен устный доклад на Международной научно-технической
конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР-2019»: Коммерциализация методики определения элементного состава примесей на поверхности твёрдого тела с использованием ядер отдачи. (Томск, 22 - 24 мая 2019 г).
5. Опубликован тезис: Молчанов, А.С., Чиняков, А.А. Коммерциализация методики определения элементного состава примесей на поверхности твёрдого тела с использованием ядер отдачи // Научная сессия ТУСУР-2019: тезисы докл. Междун. конф. (Томск, 22-24 мая 2019 г.). - Томск, 2019. - С.201-203.
6. Представлен устный доклад на XVI Международной школы-конференции
студентов, аспирантов и молодых ученых «Инноватика - 2020»:
Инновационный проект внедрения технологии неразрушающего контроля состава примеси на поверхности полупроводниковых пластин. (Томск, 23 - 25 апр. 2020 г).
7. Представлен устный доклад на Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР-2020»: Инновационный проект «Определение элементного состава примесей на поверхности естественных алмазов с использованием методов ядерного анализа». (Томск, 25 - 27 мая 2020 г).
8. Участвовал в финале конкурса «УМНИК - Цифровая Россия» с темой: Разработка методики «применение технологии неразрушающего контроля поверхности полупроводниковых пластин» на предприятиях полупроводниковой промышленности. (Томск, 28 мая 2020г).
9. Принял участие в конкурсе-акселератор инновационных проектов «Большая разведка» с темой: Инновационный проект «технология неразрушающего контроля поверхности полупроводниковых пластин с помощью методов ядерного анализа». (Пермь, 16 июн. 2020).
По результатам проделанной работы можно отметить, что все поставленные цели были достигнуты. Были получены следующие результаты.
• Исследованы принципы использования традиционных способов контроля поверхности твёрдых тел. В основном для контроля поверхности твёрдых тел используют разрушающие или малоэффективные способы, такие как характеристическое рентгеновское излучение, вольт-амперные или вольт- фарадные характеристики.
• Проведен поиск решения проблем, связанных со снижением качества готовых компонентов электронных схем.
• Разработан инновационный проект по внедрению неразрушающего
контроля поверхности полупроводниковых пластин на высокотехнологичные предприятия.
• Дана оценка стоимости необходимого оборудования для использования методов неразрушающего контроля поверхности полупроводниковых образцов, что составляет примерно 1 253 250 руб. без проведения монтажно-строительных работ.
• Составлено технико-экономическое обоснование инновационного проекта, на основе которого была составлена ценовая смета.
• Благодаря многочисленным экспертным семинарам на НПК «Микроэлектроника» и в школе ТПУ «Ядерных технологий», было налажено взаимодействие высокотехнологичного предприятия АО «НПФ «Микран» с высшим учебно-образовательным учреждением.
• Разработан начальный эскиз лабораторного помещения, на основе которого можно определить, что для проведения методов ядерного анализа достаточно комнаты 25м2, где будет находиться необходимое оборудование с учетом радиационной безопасности.
• Проведены маркетинговые исследования с применение электронной почты.
На данный момент ответ от других предприятий СФО ожидается. Составленное письмо можно увидеть в приложении А.
1. Ануфриев, Л.П. Технология интегральной электроники: учеб. пособие для
студентов по дисциплине «Конструирование и технология изделий интегральной электроники» для студентов специальностей
“Проектирование и производство РЭС”, ’’Электронно-оптические системы и технологии” / Л.П. Ануфриев, С.В. Бордусов, Л.И. Гурский [и др.]. - М.: Интегралполиграф, 2009. -379 с.
2. Чиняков, А.А., Исследование тонких пленок со сложным элементным составом методами ядерного анализа: маг. дис.: 11.04.04/ Чиняков Алексей Александрович -Томск, 2019. - 85 с.
3. Чиняков А.А., Сохорева В.В. Определение глубинного профиля концентрации водорода и дейтерия с помощью методики ядер отдачи // Электронные средства и системы управления: тезисы докл. Междун. конф. (Томск, 28-30 нояб. 2018 г.). - Томск, 2018. - С.40-43.
4. Чиняков, А.А., Сохорева, В.В. Исследование толщины и элементного состава пленок с помощью методики резерфордовского обратного рассеяния// Электронные средства и системы управления: тезисы докл. Междун. конф. (Томск, 28-30 нояб. 2018 г.). - Томск, 2018. - С.44-46.
5. Сафаров, Р.Х. Физика атомного ядра и элементарных частиц: Учебное пособие для студентов педагогических вузов. / Р. Х. Сафаров. -М.: РИЦ «Школа», 2008. -280 с.
6. Микран. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.micran.ru/(дата обращения: 28.05.2020)
7. Молчанов, А.С., Чиняков, А.А. Коммерциализация методики определения элементного состава примесей на поверхности твёрдого тела с использованием ядер отдачи // Научная сессия ТУСУР-2019: тезисы докл. Междун. конф. (Томск, 22-24 мая 2019 г.). - Томск, 2019. - С.201-203.
8. Молчанов, А.С. Коммерциализация методики определения элементного состава примесей на поверхности естественных алмазов с использованием резерфордовского обратного рассеяния // Инноватика-2019: тезисы докл. Междун. конф. (Томск, 25-27 апр. 2019 г.). - Томск, 2019. - С.171-173.
9. Молчанов, А.С. Коммерциализация методики определения элементного состава примесей на поверхности твёрдого тела с использованием ядерных реакций / А. С. Молчанов // Вектор экономики. -2019. -№6. -5 с.
10. Вакуумная камера. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://home.mpcdf.mpg.de/~mam/(дата обращения: 01.06.2020)
11. Персональный компьютер. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.dns-shop.ru/product/de0cf013579c3330/pk-lenovo-v530s-07icr- 11bm001wru/(дата обращения: 01.06.2020)
12. Аналого-цифровые преобразователи. [Электронный ресурс]. - Режим
доступа: https://www.electronshik.ru/catalog/analogo-tsifrovye-
preobrazovateli?sort=ItemsParamsX.price_d4&direction=desc (дата обращения: 01.06.2020)
13. Гелий. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://geliy24.ru/shop/geliy/10- litrov(дата обращения: 01.06.2020)
14.Simnra. [Электронный ресурс]. - Режим доступа:
https://home.mpcdf.mpg.de/~mam/(дата обращения: 05.06.2020)
15. Высоковольтное испытательное оборудование и измерения - описание конструкций электростатических генераторов. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://leg.co.ua/arhiv/raznoe-arhiv/vysokovoltnoe-ispytatelnoe- oborudovanie-i-6izmereniya-16.html(дата обращения: 02.06.2020)
16. Ташлыкова-Бушкевич, И.И. Метод резерфордовского обратного рассеяния при анализе состава твердых тел: Учебно-методическое пособие. / И.И. Ташлыкова-Бушкевич. -Мн.:БГУИР, 2003. — 52 с.
17. Рывкин, С.М. Полупроводниковые приборы и их применение / С.М. Рывкин, 0.А. Матвеев, С.Р. Новиков. Н.Б. Строкан. -М.: Советское радио, 1971. - 267 с.
18. AutoCAD. [Электронный ресурс]. - Режим доступа:
https://www.autodesk.ru/products/autocad/overview?plc=ACDIST&term=1- YEAR&support=ADVANCED&quantity=1 (дата обращения: 07.06.2020)
19. Дробот, П.Н., Молчанов, А.С. Инструментарий и особенности маркетинга инноваций / П.Н. Дробот, А.С. Молчанов. // Материалы Всероссийской научно-методической конференции «Современные технологии, экономика и образование». - Томск: Изд-во ТПУ, 2019. - С. 79-82.
20. НИИПП. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.niipp.ru/(дата обращения: 10.06.2020)
21. ЗАО Протон-импульс. [Электронный ресурс]. - Режим доступа:
http://proton-impuls.ru/(дата обращения: 10.06.2020)
22. АО НИИ «Пульсар». [Электронный ресурс]. - Режим доступа:
http://pulsarnpp.ru/(дата обращения: 10.06.2020)
23. Медунецкий, В.М. Содержание и структура патентных исследований: Учебное пособие / В.М. Медунецкий. -Л.: Университет ИТМО, 2015. -46 с.
24. Электронная спектроскопия / К. Зигбан, К. Нордлинг, А. Фальман [и др.]. - М.: Мир, 1971. -493 с.
25. Вовна, В.И. Фотоэлектронная спектроскопия молекул / В.И. Вовна // Соровский образовательный журнал. -1999. -№1. - С. 86-91.
26. Кузнецов, Р.А. Активационный анализ / Р.А Кузнецов. -М.: Атомиздат,
1974. -343 с.
27. Четырехзондовый метод измерения электрического сопротивления
полупроводниковых материалов: Учебно-методическое пособие для
студентов физического факультета. / Н.А. Поклонский, С.С. Белявский, С.А. Вырко, Т.М. Лапчук. -Мн.: БГУ, 1998. — 48 с.
28. Van der Pauw, L.J. (1958). A method of measuring the resistivity and Hall coefficient on lamellae of arbitrary shape., Philips Technical Review, Vol. 20, pp 220—224.
29.Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия: Учебно-методическое пособие / А.В. Пирогов, Н. В. Малехонова, А.И. Бобров [и др.]. -Н.: Нижегородский госуниверситет, 2014. - 73 с.
30. Методы оптической спектроскопии: Методическое пособие / О.А. Федорова, И.И. Кулакова, Ю.А. Сотникова [и др.]. -М.: МГУ, 2015. - 117 с.