Эксπир
Регистрация / Вход

Разработка конкурентоспособных технологий и создание опытно-промышленного производства подложек лейкосапфира, карбида кремния и нитрида галлия для широкого класса приборов оптоэлектроники и электроники.

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.523.11.3006
Организация
ООО "ПК"
Руководитель работ
Макаров Юрий Николаевич
Продолжительность работ
2007 - 2009, 26 мес.
Бюджетные средства
290 млн
Внебюджетные средства
132 млн

Обеспечение Российской промышленности высококачественными монокристаллическими подложками лейкосапфира, карбида кремния и нитрида галлия, представляющими собой новую элементную базу для широкого класса приборов оптоэлектроники и силовой электроники нового поколения с повышенными показателями эффективности, надежности, долговечности и конкурентоспособности.

Этапы проекта

1
15.08.2007 - 31.10.2007
3. Результаты

1. Разработаны уточненные технические требования к ПЛС и к исходным кристаллам.
Разработаны варианты модернизации технологического оборудования (ТО) для изготовления ПЛС. Выбран оптимальный вариант. Выявлены дополнительные требования к разработке ТО. Выпущена пояснительная записка к разработке уточненных требований к ПЛС, к исходным кристаллам, и к ТО для изготовления ПЛС.

2. Обоснована необходимость разработки технологического оборудования для сублимационного роста объемных кристаллов карбида кремния 4Н политипа диаметром 4 дюйма (УРК). Произведен анализ вариантов возможных решений по составу и конструкции УРК. Выбран оптимальный вариант. Выявлены дополнительные требования к разработке УРК. Выпущена пояснительная записка к разработке уточненных требований к УРК.

3. Обоснована необходимость разработки ростовой установки для получения КПНГ (РУ). Произведен анализ вариантов возможных решений. Выявлены дополнительные требования к разработке РУ. Проведены исследовательские испытания по росту буферных слоев нитрида алюминия для ОКНГ. Выпущена пояснительная записка к разработке уточненных требований к РУ. Составлены акт и протоколы исследовательских испытаний по росту буферных слоев нитрида алюминия для ОКНГ.

4. Отработаны методы формирования омических контактов к карбиду кремния (SiC). Составлен Промежуточный отчет о НИР.

5. Подготовлено измерительное оборудование для исследования структуры, состава и свойств ПЛС, ПКК2, ПКК3, ПКК4, ПНГ, КПНГ. Выпущен акт о готовности измерительного оборудования и промежуточный отчет о НИР.

6. Разработана технологическая оснастка для эпитаксиального заращивания дефектов. Проведены экспериментальные технологические процессы (ТП) эпитаксиального заращивания дефектов. Разработана технологическая оснастка для профилирования поверхности исходных ЗКК. Проведены экспериментальные процессы получения ЗКК методами профилирования поверхности. Составлены акт и протоколы измерений экспериментальных образцов ЗКК. Выпущен промежуточный отчет о НИР. Составлен акт готовности оснастки и оборудования к проведению процессов.

7. Разработано технического предложения по конструкции элементов установки для синтеза ИКК. Изготовлены экспериментальные образцы ИКК диаметром 2 дюйма. Составлен акт изготовления экспериментальных образцов ИКК.
  

8. Разработана и изготовлена технологическая оснастка для роста объемных кристаллов карбида кремния. Проведены экспериментальные ТП выращивания ЗКК различной кристаллографической ориентации. Выпущен промежуточный отчет о НИР. Составлены акт изготовления технологической оснастки и акт изготовления экспериментальных образцов ЗКК.

9. Разработана и изготовлена технологическая оснастка для сублимационного роста и постростовой обработки объемных кристаллов НА. Составлен акт изготовления технологической оснастки. Выпущен промежуточный отчет о НИР.

10. Разработаны уточненные технические требования на ПКК2, ПКК3, ПКК4, ПНГ и КПНГ и на исходные кристаллы. Выбраны варианты использования имеющегося технологического оборудования, выявлено необходимое новое оборудование и технологическая оснастка (произведено обоснование разработки, изготовления или приобретения). Выпущена пояснительная записка к разработке уточненных требований на ПКК2, ПКК3, ПКК4, ПНГ, КПН, на исходные кристаллы и к разработке технологического оборудования и оснастки для изготовления ПКК2, ПКК3, ПКК4, ПНГ, КПНГ.

11. Произведена адаптация модели сублимационного роста SiC под задачи проекта и создана специализированная версия программного обеспечения. Произведена адаптация модели хлоридной эпитаксии GaN под задачи проекта и создана специализированная версия программного обеспечения. Выпущен промежуточный отчет о НИР.
Развернуть
2
01.11.2007 - 31.12.2007
1. Проведен анализ состава ТП и разработаны основные технические требования к ТП изготовления ПЛС.
Разработаны методики предварительной оценки качества объемных кристаллов лейкосапфира.
Проведено моделирование и оптимизация ТП изготовления ПЛС.
Проведены исследовательские испытания ПЛС.
Проведены патентные исследования по ПЛС.
2. На основе экспертных оценок технологического персонала, имеющего большой опыт роста и обработки кристаллов карбида кремния, а также на основе результатов моделирования и экспериментов, проведенных в рамках НИР, проведен анализ состава ТП, разработаны основные технические требования к ТП роста КК2, КК3, КК4; проведен анализ состава ТП и разработаны основные технические требования к ТП резки КК2, КК3, КК4.
Разработана рабочая технологическая документация (РТД) на ТП очистки поликристаллического источника карбида кремния.
3. На основе результатов моделирования, проведенного в рамках НИР, и на основе результатов исследовательских испытаний проведен анализ состава ТП и разработаны основные технические требования к ТП роста и резки ОКНГ, ТП роста слоев нитрида галлия на ПКК2, ТП изготовления и тестирования светодиодных структур.
Проведены исследовательские испытания по росту эпитаксиальных слоев для КПНГ.
4. Отработаны методы формирования барьеров Шоттки на карбиде кремния (SiC).
5. Проведена адаптация измерительных методик для исследования структуры, состава и свойств ПЛС, ПКК2, ПКК3, ПКК4, ПНГ, КПНГ.
Подготовлен промежуточный отчет.
6. Разработана и изготовлена технологическая оснастка для разращивания ЗКК меньшего диаметра.
Проведены экспериментальные ТП роста SiC на профилированных ЗКК
Проведены экспериментальные ТП разращивания ЗКК меньшего диаметра.
Разработаны уточненные требования к составу ТП получения ЗКК методами профилирования поверхности и разращивания.
Разработаны уточненные требования к составу ТП получения ЗКК методом эпитаксиального заращивания.
Проведены экспериментальные ТП эпитаксиального заращивания дефектов.
7. Проведены исследования факторов, влияющих на появление избыточной фазы кремния в ИКК.
Проведены исследования факторов, влияющих на тип проводимости и концентрацию остаточных примесей в ИКК.
Изготовлены экспериментальные образцы ИКК диаметром 2, 3 и 4 дюйма.
Разработана технологическая инструкция (ТИ) по синтезу ИКК.
8. Разработана и изготовлена технологическая оснастка для изготовления подложек карбида кремния различной ориентации.
Проведены экспериментальные ТП изготовления подложек карбида кремния различной кристаллографической ориентации из ЗКК.
9. Проведены экспериментальные ТП сублимационного роста и постростовой обработки объемных кристаллов нитрида алюминия (НА).
10. Проведен анализ состава ТП, разработаны основные технические требования к ТП изготовления ПКК2, ПКК3, ПКК4, ПНГ, КПНГ.
Проведены исследовательские испытания ПКК2, ПКК3, ПКК4, ПНГ, КПНГ.
11. Проведено предпроектное компьютерное моделирование сублимационного роста КК4 для выбора оптимальной конструкции разрабатываемого оборудования.
Проведено предпроектное компьютерное моделирование хлоридной эпитаксии кристаллических слоев GaN диаметром 2 дюйма для выбора оптимальной конструкции разрабатываемого оборудования.
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
3.1 Разработан эскизный проект с присвоением литеры «Э» на опытный образец технологического оборудования (ТО) для ПЛС.
Разработан предварительный проект (ПП) с присвоением литеры «П» для ПЛС.
Изготовлены макетные образцы ПЛС и проведены их испытания.
3.2 Разработан ЭП на УРК с присвоением литеры «Э».
Изготовлены отдельные узлы опытного образца УРК.
Разработан предварительный проект (ПП) на ТП роста и резки КК2, КК3, КК4 с присвоением литеры «П».
3.3 Изготовлены экспериментальные партии КПНГ и ОКНГ.
Разработан эскизный проект (ЭП) с присвоением литеры «Э» на ростовую установку для получения КПНГ (РУ).
Изготовлены узлы РУ.
Разработана РКД на РУ.
Разработан ПП с присвоением литеры «П» на ТП роста и резки ОКНГ, ТП роста слоев нитрида галлия для КПНГ и на ТП изготовления и тестирования светодиодных структур.
3.4 Изготовлены и исследованы экспериментальные Шоттки-диодные структуры на подложках SiC 4Н политипа.
3.5 Исследованы структура, состав и свойства экспериментальных образцов подложек: ПЛС, ПКК2, ПКК3, ПКК4, ПНГ, КПНГ.
3.6 Проведены экспериментальные ТП эпитаксиального заращивания дефектов.
3.7 Разработана конструкция ростового тигля для синтеза ИКК.
3.8 Отработаны режимные параметры ТП выращивания ЗКК на затравках различной ориентации.
3.9 Проведены исследования факторов, влияющих на площади монокристаллического ядра и периферийного поликристаллического кольца кристалла НА.
3.10 Разработан предварительный проект с присвоением литеры «П» для ПКК2, ПКК3, ПКК4, ПНГ, КПНГ.
Разработан ЭП с присвоением литеры «Э» для ПКК2, ПКК3, ПКК4, ПНГ, КПНГ.
Изготовлены макеты оснастки для обработки. ПКК2, ПКК3, ПКК4, ПНГ, КПНГ.
Изготовлены макетные образцы ПКК2, ПКК3, ПКК4, ПНГ, КПНГ и их испытания.
3.11 На основе адаптированной модели хлоридной эпитаксии GaN и программного обеспечения для ее компьютерной реализации выполнено моделирование хлоридной эпитаксии ОКНГ в модернизируемом оборудовании.
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.12.2008
Разработана рабочая конструкторская и рабочая технологическая докумен-тации на ПЛС, ПКК2, ПКК3, ПКК4, ПНГ, КПНГ и на технологическое обору-дование. Проведены доводочные испытания, по результатам которых проведе-на корректировка РКД и РТД. Получены экспериментальные образцы подложек.
Полученные экспериментальные образцы по уровню качества и функциональным характеристикам соответствуют аналогам, выпускаемым ведущими зарубежными производителями (в России серийное производство таких изделий от-сутствует).
Развернуть
5
01.01.2009 - 30.06.2009
Отработаны технологические процессы (ТП): изготовления ПЛС, роста и резки ОКНГ, роста слоев нитрида галлия на ПКК2. Разработаны программы и методики (ПМ) предварительных испытаний ПЛС и технологического оборудования (ТО). Изготовлены опытные образцы ПЛСРазработаны ПМ предварительных испытаний опытного образца РУ, опытных образцов ОКНГ и КПНГ. Изготовлены опытные образцы ОКНГ и КПНГ. Проведены предварительные испытания РУ, ОКНГ, КПНГ. Проведена корректировка РКД и РТД с присвоением литеры «О». Разработан проект ТУ на ПНГ и КПНГ.Изготовлены и исследованы экспериментальные образцы Шоттки-диодных структур на ПКК4 (партия 2). Проведены исследования однородности заращивания дефектов по площади подложки ЗКК. Осуществлена оптимизация технологических условий роста буферных слоев на ЗКК диаметром 20 мм. Исследованы зависимости качества разращиваемого кристалла от температуры, скорости роста, угла разращивания и состава паровой фазы. Проведены экспериментальные ТП получения ЗКК. Отработаны крепления затравок и режимов отжига и охлаждения кристаллов НА для устранения их растрескивания. Проведены экспериментальные ТП выращивания объемных кристаллов НА.
Развернуть
6
01.07.2009 - 31.10.2009
Утверждены технические условия: на подложки лейкосапфира; на подложки карбида кремния 6Н политипа диаметром 2 дюйма, подложки карбида кремния 6Н политипа диаметром 3 дюйма, и подложки карбида кремния 4Н политипа диаметром 4 дюйма; на подложки нитрида галлия и комбинированные подложки нитрида галлия.Отработаны технологические процессы: роста и резки кристаллов карбида кремния 6Н политипа диаметром 2 дюйма, кристаллов карбида кремния 6Н политипа диаметром 3 дюйма и кристаллов карбида кремния 4Н политипа диаметром 4 дюйма; изготовления объемных кристаллов нитрида галлия и комбинированных подложек нитрида галлия. Изготовлены и протестированы экспериментальные образцы светодиодных структур на подложках карбида кремния 6Н политипа диаметром 2 и 3 дюйма, подложках нитрида галлия диаметром 2 дюйма, комбинированных подложках с эпитаксиальным слоем нитрида галлия диаметром 2 дюйма, Шоттки-диодных структур на подложках SiC 4Н политипа (партия 3).Проведены экспериментальные технологические процессы получения затравок карбида кремния, выращивания затравок карбида кремния различной кристаллографической ориентации, сублимационного роста и постростовой обработки объемных кристаллов нитрида алюминия.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

2.3 Осуществление комплексных проектов, в том числе разработка конкурентоспособных технологий, предназначенных для последующей коммерциализации в области индустрии наносистем
Продолжительность работ
2011 - 2012, 11 мес.
Бюджетные средства
14 млн
Организация
НИЯУ МИФИ
профинансировано
Тема
Разработка конкурентоспособных технологий и создание опытно-промышленного производства подложек лейкосапфира, карбида кремния и нитрида галлия для широкого класса приборов оптоэлектроники и электроники.
Продолжительность работ
2007 - 2009, 26 мес.
Бюджетные средства
300 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка темплейтов нитрида галлия на подложках кремния для приборов оптической и СВЧ электроники.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 14 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
3
Тема
«Разработка технологии производства гетероэпитаксиальных структур на основе карбида кремния и родственных широкозонных полупроводниковых материалов на нанопористых подложках кремния для приборов электроники, микро- и наносистемной техники».
Продолжительность работ
2011 - 2013, 31 мес.
Бюджетные средства
240 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка метода получения высокоомных слоев нитрида алюминия на карбиде кремния.
Продолжительность работ
2008, 2 мес.
Бюджетные средства
2,5 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка технологии получения комплекса монокристаллов широкозонных полупроводников для элементной базы оптоэлектроники, дозиметрии, медицинской аппаратуры, приборов досмотровой техники.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
3