Laboratorija za nano i mikroelektroniku


Proizvodni kapaciteti

Fotolitografija

Tankoslojna tehnologija

Debeloslojna tehnologija

LTCC

MEMS

Nanomembrane

Hemijska laboratorija

Optička laboratorija

Elektronska i mehanička radionica

 Karakterizacija i merenje

RF i mikrotalasna merenja

Elektronska mikroskopija

Optička mikroskopija (ultraljubičasta, vidljiva, infracrvena)

Energijski disperzivna rendgenska spektroskopija (EDX)

Optička spektroskopija (ultraljubičasta, vidljiva, infracrvena)

Rendgenska fluorescencija

Masena spektroskopija

Elektrohemijska impedansna spektroskopija

Analiza površine

Analiza poluprovodnika

Holova mobilnost

Merenje šuma

Jedinstvena u regionu, uspostavljena je da bi podržala razvoj novih senzora namenjenih sektorima poljoprevrede, životne sredine i bezbednosti hrane, kao što su poluprovodnički, mikrotalasni, hemijski, optički ili magnetski senzori. Kako bi ovaj multidisciplinarni pristup bio moguć, uspostavljena je jedinstvena naučna infrastruktura, koju čine postrojenja čiste sobe (ISO 5, ISO 7 i ISO 8), najmodernija fabrikaciona oprema i merni instrumenti nove generacije. Laboratorija za nano- i mikroelektronske tehnologije nudi brojne mogućnosti, uključujući fabrikaciju, karakterizaciju i merenje.

Proizvodni kapaciteti

 

Istraživanje i razvoj senzora i senzorskih uređaja koji trenutno nisu dostupni na tržištu zasnovani su na multidisciplinarnom pristupu izradi. Naime, do rešenja se dolazi kombinovanjem različitih nano- i mikroelektronskih tehnologija fabrikacije, realizovanih na širokom spektru fleksibilnih, krutih i robustnih podloga sa najrazličitijim funkcionalnim slojevima. BioSens laboratorija raspolaže sledećim proizvodnim kapacitetima:

Infrastruktura:

  1. Čista soba 1 – fotolitografija, nano i MEMS, klasa ISO 5/ISO 7 (ISO 14644-1), dejonizovana voda prvog stepena (ISO 3696), azot, argon i vazduh klase ISO 5, vakuum;
  2. Čista soba 2 – tehnologija tankog i debelog filma, klasa ISO 5 / ISO 7, dejonizovana voda trećeg stepena (tehnička voda), azot i vazduh klase ISO 5, vakuum;
  3. Čista soba 3 – nano i mikro proizvodnja, karakterizacija i merenje, optička laboratorija, klasa ISO 8, azot i vazduh klase ISO 5, vakuum;
  4. Hemijska laboratorija – opšta hemija, nanomembrane, nanostruktuirani filmovi, dejonizovana voda drugog stepena, azot, vazduh, vakuum;
  5. Elektronska i mehanička radionica.

Fotolitografski postupak do 1 µm

 

Od suštinskog značaja za bilo koji deo procesa mikrofabrikacije, postupak fotolitografije koristi se za oblikovanje tankih filmova koji se mogu koristiti za dobijanje senzorskih elemenata sa pojačanim senzorskim efektom.

Kompletna linija za fotolitografiju tankih slojeva sa rezolucijom u rasponu 1–100  µm. Oprema je smeštena u čistoj sobi klase ISO 5/ISO 7 i obuhvata sledeće:

Kapitalna oprema:

Hemijski sudoper – Class One (SAD), poravnavač slojeva (eng. mask aligner) – Karl Suss MJB4 (Nemačka), spinski procesor – Laurell WS-650Mz (SAD), pisač maski – Rofin-Sinar Power line D-100 (Nemačka), kopir ramova – Technigraf Variocop S (Nemačka);

Prateća oprema:

Memmert sušač UN30 2 kom. (Nemačka), ultrazvučni čistač Telsonic Tec-25 (Švajcarska), magnetni mikser Yellow line MSH (Nemačka), frižider Elin (Nemačka), stakleno laboratorijsko posuđe, alat;

 

Tankoslojna tehnologija

 

Veliki broj senzora za detekciju hemijskih jedinjenja u tečnom i gasovitom stanju zasnovan je na tehnologiji tankog filma. Zahvaljujući ovoj tehnologiji moguće je realizovati optičke filtre i posmatrati zdravlje biljke u određenim delovima elektromagnetskog spektra. Tanki filmovi se koriste i za poboljšanje izdržljivosti senzora na terenu pomoću tvrdih slojeva i zaštitnih prevlaka protiv korozije/oksidacije.

Moguće je nanošenje tankih filmova debljine u opsegu nm-µm, na komercijalno dostupnim podlogama ili na prethodno nanetim slojevima. Nanošenje tankih filmova uključuje termalnu depoziciju, elektronski top i katodno raspršivanje u vakuumu ili reaktivnoj atmosferi. Takođe, tanki filmovi atomske preciznosti mogu se realizovati pomoću automatizovanog nanošenja sloj po sloj ili pomoću centrifugalnog nanošenja. U okviru čiste sobe ISO 5/ISO 7 nalazi se sledeća oprema:

Kapitalna oprema:

Termalno naparavanje, elektronski top i raspršivanje sistemom Leybold Heraeus L560Q (Nemačka), Potenciostat/Galvanostat PAR model 273A (SAD), spinski procesor TORCH (Kina), plazma generator Comdel CX 600 (SAD), laserski sistem Rofin-Sinar Power Line D-100 (Nemačka);

Prateća oprema:

Robotska ruka Arrex RA1-Pro za tehnologiju nanošenja sloj po sloj, Memmert sušač UN30 (Nemačka), ultrazvučna kada Bandelin Sonorex (Nemačka);

Debeloslojna tehnologija

 

Tehnologija debelog filma primenjuje se u dve značajne oblasti: noseće strukture (kućišta, hibridna kola, integrisani senzori i multisenzori) i slojevi debelih filmova kao primarnih transdukcionih elemenata kod gasnih i hemijskih senzora kao i kod senzora vlažnosti, termalnog protoka, pritiska i temperature. Debeloslojna tehnologija obuhvata nanošenje niza slojeva od provodnih, otporničkih i dielektričnih materijala na čvrstu ili savitljivu podlogu (keramika, staklo, poliimidni film, papir, itd.), koristeći sito štampu, mlaznu (ink-jet) štampu ili centrifugalno nanošenje. Debeli filmovi se još efikasnije mogu naneti elektrohemijskom tehnikom elektroplatiranja i selektivnom oksidacijom metala. Pored toga, sve navedene debeloslojne metode mogu se kombinovati na istoj podlozi. Za struktuiranje debelih filmova koristi se proces laserskog trimovanja. Oprema se nalazi u čistoj sobi klasa ISO 5/ISO 7/ISO 8, i uključuje sledeće:

Kapitalna oprema:

Sito štampač EKRA M2H (Nemačka), mlazni štampač materijala Fuji Dimatix DMP-3000 (SAD), Potenciostat/Galvanostat PAR model 273A (SAD), spinski procesor TORCH (Kina);

Prateća oprema:

Memmert sušač UN20 (Nemačka), ultrazvučna kada Bandelin Sonorex (Nemačka);

LTCC

 

LTCC (eng. Low Temperature Co-fired Ceramics) tehnologija istovremeno ispunjava zahteve za minijaturnom veličinom, niskom cenom i velikom otpornošću na teške uslove u okruženju, koje nameće primena senzora i komunikacionih uređaja na terenu. Pored toga, LTCC podržava izradu složenih trodimenzionalnih struktura sa elektronskim komponentama, mikromehaničkim i mikrofluidnim elementima integrisanim u koncept tzv. „laboratorije na čipu“ ili u napredan senzor. LTCC oprema se nalazi  čistoj sobi klase ISO 7 / ISO 8 i obuhvata sledeće:

Kapitalna oprema:

Sito štampač EKRA M2H (Nemačka), peć Nabertherm L9/11/SKM (Nemačka), uniaksijalna presa Carver 3895 CEB (SAD), laserski sekač Rofin-Sinar Power line D-100 (Nemačka);

Prateća oprema:

Memmert sušač UN30 (Nemačka), kopir ramova Technigraf Variocop S (Nemačka);

MEMS

 

Pomoću mikroelektromehaničkih sistema (MEMS) moguće je izraditi niz mikrosenzora za gotovo sve senzorske modalitete (pritisak, temperatura, hemijske vrste, magnetsko polje, zračenje, itd.) Pored toga, MEMS može obavljati i aktuaciju, tako da omogućuje simultano merenje i upravljanje okruženjem.

Zahvaljujući postrojenjima u okviru laboratorije, MEMS se može proizvesti tankoslojnim i debeloslojnim tehnologijama, fotolitografijom, elektroplatiranjem, laserskom obradom i mlaznom štampom.

Akustički metamaterijali

 

Veštačke strukture sastavljene od elemenata manjih od talasne dužine zvučnog talasa, koje ispoljavaju akustičke fenomene koje nije moguće sresti u prirodi, dopuštaju nam da prilagođavamo vrednosti efektivne gustine i efektivne stišljivosti akustičkih struktura. Zahvaljujući akustičkim metamaterijalima sada se mogu realizovati nerecipročni akustički uređaji (akustički cirkulatori i diode), kao i uređaji za akustičko skrivanje (eng. acoustic cloaking).

 

Nanomembrane

 

Jedna od ekskluzivnih tehnologija dostupnih u laboratoriji jesu nanomembrane – ultratanke strukture čija debljina iznosi nekoliko atomskih slojeva, a površina i do nekoliko kvadratnih centimetara. Pošto mogu biti iznenađujuće robustne, pa čak i projektovane tako da nude „pametne“ funkcionalnosti, slično selektivnim ćelijskim membranama, nude prakično neograničen potencijal za primenu u oblastima kao što su projektovanje senzora, konverzija energije, itd.

 

Hemijska laboratorija

 

Namenjena je sintezi i analizi raznih materijala koji se koriste u raspoloživim tehnologijama fabrikacije u okviru izrade senzora.

Oprema: Ultrazvučni homogenizator Bandelin ND-70 (Nemačka), ultratermostatsko kupatilo Haake B7 (Nemačka), ultramagnetni mikser Yellow line MSH (Nemačka), robotska ruka Arrex Pro (Kina), stakleno i plastično laboratorijsko posuđe;

 

Optička laboratorija

 

Optički senzori imaju široku primenu u detekciji parametara životne sredine jer mogu da mere kvalitet vode, fotosintetički aktivno zračenje, zdravlje biljaka i mnoge druge parametre okruženja. Optička laboratorija omogućava spektroskopiju i optičku inspekciju u ultraljubičastom, vidljivom i infracrvenom delu spektra, kao i analizu površine sa rezolucijom od 10 nm. Optička laboratorija uključuje i mračnu sobu opremljenu optičkim stolom i priborom za izvođenje raznih optičkih eksperimenata. U okviru optičke laboratorije nalazi se sledeća oprema:

Oprema: Optički stolovi Newport sa pratećim priborom, FTIR/FT-NIR spektrometar Interspec 301-X, DSH-L6/L6S UV-Vis spektrofotometar, mikroskopi Baush & Lomb, optički profilometar Huvitz HRM-300, hiperspektralne kamera 400–1000 nm SPECIM SP-HS-CL-30-V10E-Std, hiperspektralna kamera 900–1700 nm SPECIM SP-NIR-VLNIR-CL-100-N17E, hiperspektralna kamera 600–975 nm Ximea MQ022HG-IM-SM5X5-NIR.

Elektronska i mašinska radionica

 

Osnovna namena elektronske radionice jeste sastavljanje prototipova senzora, mikrotalasnih kola i prateće elektronike. Projektovani uređaji mogu biti integrisani sa pratećom elektronikom lemljenjem ili vezivanjem žice (eng. wire bonding). Mašinska radionica se uglavnom koristi za izradu posebne eksperimentalne aparature. Njeni kapaciteti su posebno pogodni za fabrikaciju mikrotalasnih talasovoda, akustičkih uređaja, kućišta senzora i raznih pomoćnih elemenata u tehnologijama dostupnim u okviru BioSens laboratorije. Uređaj projektovan i razvijen u okviru ove radionice spreman je za merenje i karakterizaciju. U okviru radionice na raspolaganju je sledeća oprema:

Kapitalna oprema:

Mašinski centar Bernardo Proficenter 700 BQV (Nemačka), 4-osna CNC glodalica Syil X5+ (Kina), Wire bonder (K&S 4124), 3D štampač Felix 3.0;

Prateća oprema:

Sitne mašine i alat.

Karakterizacija i merenje:

 

Sa glavnim ciljem pružanja podrške ostalim tehnologijama, uređaji koji se prvenstveno koriste za karakterizaciju i merenje su sledeći:

Kapitalna oprema:

Elektronski mikroskop sa EDX i površinskom analizom Hitachi TM3030 (Japan), nanoindenter Agilent G200 (SAD), sistem za merenje Holove mobilnosti Ecopia HMS-3000 (SAD), vektorski analizator mreža Agilent E5071C (SAD), analizator poluprovodnika HP 4145A (SAD), multimetar HP 3457A (SAD), digitalni osciloskop HP545120B (SAD), stanica sa sondama Ultracision 680E (SAD), lock-in pojačavač EGG SR530 (SAD), uređaj za merenje tankih filmova Inficon XTC (SAD), optički profilometar Huvitz HRM-300 (Koreja), profilometar TIME TR-200 (Kina), optički sto Newport 60 x 60 cm i optički sto Newport 90 x 60 cm sa pratećim priborom (SAD), UV-Vis monohromator Yobin Ivon H20 (Francuska), UV-Vis spektrometar UV-6300PC (Kina), FTIR spektrometar Interspec 301X (Estonija), maseni spektrometar MKS – PPT-1A-200FC (SAD), UV fluorescentni mikroskop B&L Balplan (SAD), IC mikroskop B&L Balplan (SAD), XRF analizator Olympus DP-DP-2000-CX-E-EN-EN-AP, termovizijski sistem FLIR i7 (SAD);

Prateća oprema:

Mikroskop Müler Researcher (Nemačka), osciloskop Tektronix 7623A, osciloskop Tektronix THS720A, osciloskop UNI-T (SAD), uređaj za merenje debljine Mutotoyo – Absolute (Japan), izvori napajanja 10 V – 10 kV, analogni i digitalni merni instrumenti (merenje vlažnosti, temperature, pritiska, broja čestica, UV doze, jačine zvuka; luksmetar, pH-metar, konduktometar, itd.);