Quy trình khép kín trong phòng sạch
Viện Công nghệ Vật liệu Tiên tiến (AMTI) trực thuộc Đại học Quốc gia TP.HCM đang từng bước làm chủ quy trình chế tạo chip bán dẫn cơ bản. Quy trình này diễn ra trong môi trường phòng sạch với độ chính xác gần như tuyệt đối, từ xử lý vật liệu, quang khắc đến kiểm tra chất lượng.
Trước khi vào phòng sạch, các nghiên cứu viên phải mặc trang phục chuyên dụng và đi qua khu vực tắm khí (air shower) để loại bỏ bụi và hạt siêu nhỏ bám trên cơ thể. Phòng sạch của Viện có diện tích 260 m², đạt chuẩn từ Class 100.000 đến Class 1.000, đáp ứng yêu cầu chế tạo vi linh kiện và vật liệu nano.
Các bước chế tạo chip
Ban đầu, wafer (tấm bán dẫn silicon trắng) chưa mang bất kỳ cấu trúc nào, chỉ đóng vai trò là lớp nền. Bước đầu tiên, wafer silicon được làm sạch và xếp vào buồng lò oxi hóa nhiệt để tạo lớp oxit cách điện, bảo vệ bề mặt.
Tiếp theo, wafer được quang khắc trong phòng sạch Class 1.000. Tại đây, cấu trúc linh kiện bán dẫn được hình thành dựa trên các bộ mặt nạ (mask) do Viện thiết kế, với độ chính xác ở cấp độ micro hoặc nhỏ hơn. Bề mặt wafer được phủ một lớp photoresist – vật liệu polyme nhạy sáng, đóng vai trò chất cản quang. Sau đó, vật liệu được đưa vào thiết bị so mask quang khắc (mask aligner), nơi ánh sáng UV chiếu xuyên qua mặt nạ mang sẵn chi tiết mạch điện. Hình ảnh trên mặt nạ được truyền chính xác xuống bề mặt wafer, tạo nên các mẫu vi cấu trúc siêu nhỏ.
Sau quang khắc, wafer được kiểm tra bằng thiết bị phổ hồng ngoại FT-IR hoặc quang phổ Raman. Cuối cùng, các mẫu được đưa sang thiết bị XRD, FESEM, AFM để kiểm tra chất lượng vật liệu và cấu trúc. Lúc này, tấm wafer silic đã được “in” các mẫu mạch vi mô theo đúng thiết kế, và các nhà khoa học sẽ cắt vật liệu thành từng con chip riêng lẻ để sử dụng trong cảm biến, điện thoại, máy tính, thiết bị y tế…
Vai trò trong nghiên cứu và đào tạo
PGS.TS Đặng Thị Mỹ Dung - Phó Viện trưởng Viện AMTI cho biết, trong gần 20 năm qua, với sự hỗ trợ và hợp tác của các đối tác nước ngoài, Viện đã có nhiều hoạt động nghiên cứu và đào tạo chế tạo linh kiện kích thước micro-nano, chip bán dẫn, vi hệ thống. Với gần như đầy đủ các điều kiện của một phòng sạch chế tạo vi linh kiện bán dẫn và các thiết bị chuyên dụng đồng bộ, Viện AMTI có khả năng chế tạo những chip đơn giản.
Viện AMTI được thành lập từ ngày 1/7/2025 trên cơ sở hợp nhất Viện Công nghệ Nano (INT) và Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu cấu trúc Nano và Phân tử (INOMAR). Viện không chỉ phục vụ nghiên cứu khoa học mà còn đóng vai trò quan trọng trong đào tạo nguồn nhân lực cho ngành công nghiệp bán dẫn, tạo môi trường học thuật để các nhà khoa học và doanh nghiệp hợp tác nghiên cứu, chuyển giao kỹ thuật, phát triển sản phẩm.
