С 2025 года ФИЦ ПХФ и МХ РАН разрабатывает и выпускает отечественные материалы для микроэлектроники. 1 и 2 октября на форуме «Микроэлектроника 2026» сотрудники Центра представили результаты своей работы и рассказали о дальнейших планах.

Заведующий отделом полимеров и композиционных материалов, кандидат химических наук Георгий Малков рассказал, что работа Центра в этой области начиналась с научного сопровождения разработок и воспроизведения иностранных аналогов. Теперь ученые постепенно переходят к собственным технологиям, чтобы обеспечивать потребителей материалами и компонентами.

При поддержке Минобрнауки России в Центре модернизируют площадку опытно-промышленного производства. Основной цех уже отремонтирован, заказано более 40 единиц оборудования. Сейчас идет подготовка к созданию чистых производственных помещений.

Собственное производство помогает связать исследования с потребностями предприятий. Требования заказчиков определяют, как нужно синтезировать и очищать материал. Испытания на производстве показывают, что следует изменить в его составе.

В дальнейшем Центр планирует выпускать как готовые материалы, так и исходные компоненты для них. Их характеристики и объемы производства должны соответствовать потребностям отечественной микроэлектроники.

Четыре материала для корпусирования микросхем

В Центре налажен серийный выпуск четырех составов для корпусирования микросхем. О них рассказал руководитель опытно-производственного участка, старший научный сотрудник, кандидат технических наук Кирилл Пахомов.

Герметизирующий состав Г-001 формирует защитный корпус кристалла. Заливочный состав З-001 заполняет зазор между кристаллом и подложкой, повышает механическую прочность сборки и улучшает теплоотвод.

Еще два материала используют для обслуживания пресс-форм. Смазывающий состав С-001 снижает прилипание материала к металлу. Очищающий состав О-001 удаляет остатки предыдущих материалов, чтобы загрязнения не попадали на новые изделия. Совместное применение всех четырех составов подробно описано в работе коллектива Центра.

При отработке герметизации команда проверяла поведение материала на сборочном производстве Зеленоградского нанотехнологического центра (ЗНТЦ). Материалы также проходили апробацию на предприятии «Ангстрем», в GS Nanotech и «ВЗПП-С».

Готовые изделия исследовали рентгеновским и ультразвуковым методами, проверяя, нет ли внутри пустот и расслоений. По результатам испытаний и отзывам предприятий составы дорабатывали.

Для всех четырех материалов разработали технические условия. Опытные партии прошли проверку на соответствие этим требованиям. В частности, оценивали текучесть смазывающего и очищающего составов. У герметизирующего состава проверяли усадку и теплопроводность.

Контроль качества материалов

Старший научный сотрудник отдела полимеров и композиционных материалов, кандидат химических наук Владимир Курбатов представил исследование, выполненное совместно с Татьяной Пугачевой. Ученые изучили меламинофенолформальдегидную смолу, которая служит связующим в очищающем составе. Они выяснили, как соотношение реагентов при ее синтезе влияет на отверждение материала, и проверили, как меняются его текучесть и поведение при хранении.

В изученных рецептурах увеличение доли формальдегида повышало реакционную способность смолы. При этом срок ее хранения сокращался, а текучесть очищающего материала на ее основе снижалась. Во время хранения смола продолжала конденсироваться и еще до применения превращалась в твердую нерастворимую массу.

Поэтому при подборе рецептуры нельзя ориентироваться только на скорость отверждения. Материал должен успевать заполнить пресс-форму, а смола должна сохранять свои свойства до использования.

Синтез и очистка компонентов фоторезистов

Заведующий лабораторией фоточувствительных и электроактивных материалов, кандидат химических наук Александр Аккуратов представил результаты разработки технологий получения компонентов фоторезистов для глубокой ультрафиолетовой литографии.

Ученые работают с фотогенераторами кислоты. Под действием света эти вещества образуют кислоту, которая запускает химические превращения в фоторезисте. Еще одно направление работы связано с функциональными мономерами, из которых получают его полимерную основу.

Исследования ведутся в рамках трех проектов Российского научного фонда (РНФ). Экспериментальные образцы компонентов уже передали заказчикам, АО «НИИМЭ» и ООО «Поликетон». Им предстоит оценить качество образцов и их пригодность для изготовления фоторезистов.

Один из способов получения фотогенераторов представил старший научный сотрудник той же лаборатории, кандидат химических наук Илья Кузнецов. Вместе с коллегами он разработал метод синтеза диарилиодониевых солей для фоторезистов, чувствительных к свету с длиной волны 248 нм. Метод основан на доступных реагентах и уже опробован в реакторе.

На полученных соединениях команда исследовала, как строение молекул влияет на поглощение света и образование кислоты. В изученной серии более сильное поглощение не всегда сопровождалось более эффективной генерацией кислоты. Поэтому при выборе компонента для фоторезиста нужно учитывать оба показателя. Эта работа также выполнена при поддержке РНФ.

Чтобы перейти от небольших лабораторных образцов к выпуску компонентов, ученые отрабатывают синтез в пилотных реакторах. Эти установки позволяют получать более крупные опытные партии.

При увеличении загрузки приходится учитывать тепловые эффекты реакций и устойчивость промежуточных соединений. Отдельного внимания требуют вопросы безопасности. Некоторые лабораторные методы предполагают использование дорогих или опасных реагентов. Выделение и очистка продукта тоже могут оказаться слишком трудоемкими для производства.

Особенно сложно при масштабировании организовать утилизацию или регенерацию отходов, а также перенести перегонку при пониженном давлении на большие объемы.

Продолжается и работа над глубокой очисткой компонентов. Дополнительная проверка образцов показала, что содержание следовых примесей металлов нужно снизить. Высокая доля основного вещества еще не означает, что материал отвечает всем требованиям микроэлектроники: содержание металлов проверяют отдельно.

ПАВ для безметального проявителя

Старший научный сотрудник лаборатории специальных полимеров, кандидат химических наук Александр Тарасов представил добавку для безметального проявителя. Она помогает сохранять тонкие линии рисунка при изготовлении микросхем. Ученые Центра разработали ее совместно со специалистами АО «НИИМЭ».

Проявитель используют в фотолитографии. После воздействия света он удаляет часть слоя фоторезиста, оставляя заданный рисунок. При последующей сушке капиллярные силы могут вызвать схлопывание тонких линий.

Разработанная добавка представляет собой поверхностно-активное вещество (ПАВ). Оно снижает поверхностное натяжение и помогает уменьшить действие этих сил. Для получения добавки исследователи разработали технологию синтеза и очистки от примесей металлов.

Проявитель с отечественным ПАВ проверили на рабочих пластинах АО «Микрон» при формировании фоторезистивной маски для технологических норм от 180 до 90 нм. По данным разработчиков, результаты оказались сопоставимыми с результатами проявителя на импортной добавке. Отклонений контролируемых параметров не наблюдалось.

Разработчики считают, что проявитель с новым ПАВ можно использовать в существующем технологическом процессе без существенного изменения его характеристик.

Процесс масштабировали до производительности более 10 кг в год. Опытная партия прошла приемочные испытания на соответствие техническому заданию и техническим условиям. Работа выполнена при поддержке РНФ.

Моделирование материалов и процессов литографии

Научный сотрудник лаборатории вычислительной гидродинамики, кандидат физико-математических наук Игорь Кравченко представил модель машинного обучения, которая прогнозирует температуру стеклования для исследованного семейства двухкомпонентных сополимеров.

На основе модели создали программу. По заданной температуре стеклования она предлагает соотношение мономеров и молекулярную массу полимера. Это позволит предварительно выбирать составы для синтеза и последующей проверки в электронно-лучевой литографии.

Температура стеклования характеризует переход полимера при нагреве из жесткого стеклообразного состояния в более податливое. Этот показатель связан с устойчивостью сформированного рисунка.

Модель проверили на экспериментальных данных, которые не использовали при обучении. Средняя абсолютная ошибка прогноза не превысила 5,2 °C. Такой результат позволяет использовать модель для предварительного отбора рецептур. Свойства предложенных полимеров еще предстоит измерить после их получения.

Игорь также представил совместную работу о заполнении полостей штампа при наноимпринтной литографии. В этом процессе рельефный штамп вдавливают в полимер. Материал должен заполнить мельчайшие углубления штампа, иначе в рисунке появятся дефекты.

На примере полиметилметакрилата (ПММА) коллектив создал компьютерную модель процесса. Она позволяет рассчитывать заполнение прямоугольных полостей и оценивать, как на него влияет взаимодействие полимера со стенками штампа.

В расчетах при скорости движения штампа 100 нм/с скольжение полимера вдоль стенок снижало давление в нем до пяти раз по сравнению с условием прилипания. Результат показывает, почему при выборе давления и времени формирования рисунка нужно учитывать поведение материала у поверхности штампа. Прогнозы модели еще предстоит проверить на реальных образцах.

Самое главное

За результатами, представленными на форуме, стоит работа сотрудников Центра. Ученые предлагают идеи и проверяют гипотезы, проводят эксперименты и испытывают материалы вместе с предприятиями. Благодаря этой работе разработки ФИЦ ПХФ и МХ РАН постепенно переходят от лабораторных образцов к производству и практическому применению.

Впереди у исследователей новые задачи и совместные проекты, в ходе которых предстоит продолжить начатую работу и проверить новые идеи.

Характеристики разработанных материалов и контакты для сотрудничества приведены в каталоге материалов и технологий ФИЦ ПХФ и МХ РАН.

Пресс-служба ФИЦ ПХФ и МХ РАН