Bên trong phòng thí nghiệm chip bán dẫn 5 triệu USD ở Hà Nội

Phòng sạch thuộc Trung tâm Nano và Năng lượng, khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội rộng hơn 150 m2. Nơi đây được thiết kế chuyên biệt phục vụ đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao và nghiên cứu tiên phong trong các lĩnh vực công nghệ mũi nhọn như vi mạch bán dẫn, vật liệu tiên tiến, vật lý chất rắn, công nghệ cảm biến sinh học.

Một hoạt động đào tạo thực chiến tại phòng trắng - khu vực chế tạo và phân tích trung tâm.

Ngoài học viên cao học, giảng viên đến nghiên cứu, thí nghiệm, sinh viên được vào xem, tìm hiểu thiết bị, quy trình tạo ra sản phẩm để hình dung về ngành và đưa ra định hướng học tập chuyên sâu.

Giảng viên, học viên phải mặc trang phục bảo hộ gồm quần áo, găng tay, khẩu trang và giày chuyên dụng nhằm ngăn chặn các hạt bụi từ cơ thể phát tán ra môi trường. Sau đó, họ còn phải vào khu vực tắm khí để loại bỏ hoàn toàn các hạt bụi bám quanh người, trước khi vào phòng sạch.

Phòng sạch bao gồm ba khu vực với cấp độ sạch tăng dần: phòng thay đồ, phòng trắng tích hợp các hệ thống chế tạo và phân tích linh kiện, và phòng vàng. Cấp độ sạch tại từng phòng gấp hàng trăm đến hàng nghìn lần bên ngoài.

Để đảm bảo độ sạch, trần và sàn được thiết kế riêng, như sàn sẽ có các tấm được đục lỗ, nhằm lưu thông không khí và hút lọc bụi.

Nghiên cứu sinh của Đại học Khoa học Tự nhiên vận hành lò oxy hóa.

Ngoài thiết bị này, phòng sạch có nhiều hệ thống thiết bị công nghệ cao, nền tảng để chế tạo màng mỏng và phân tích vật liệu, linh kiện, gồm: hệ thống phún xạ, bốc bay nhiệt, lắng đọng hóa học pha hơi tăng cường plasma (PECVD), hệ thống xử lý Plasma Oxy, bàn xử lý hóa ướt, trạm đo kiểm đặc trưng điện, thiết bị đo độ dày màng Ellipsometer, hệ đo điện trở 4 mũi dò, máy cắt mẫu, và nhiều thiết bị phụ trợ khác. Tổng giá trị khoảng 5 triệu USD.

Nghiên cứu sinh thao tác trên hệ thống quang khắc, công đoạn then chốt trong quy trình chế tạo vi linh kiện. Hệ thống này được đặt trong phòng vàng, nơi có cấp độ sạch cao nhất.

PGS.TS Nguyễn Trần Thuật, người được giao thiết kế phòng sạch từ đầu năm 2012, cho biết cơ sở hạ tầng ở đây đóng vai trò thiết yếu trong thực hiện các công đoạn chế tạo và kiểm tra phức tạp, phục vụ nghiên cứu và phát triển chip bán dẫn, chip sinh học, cảm biến hồng ngoại, và các cấu trúc vi điện tử tiên tiến.

Sinh viên năm thứ nhất, năm thứ hai khoa Vật lý đang nghe giới thiệu về hệ thống PECVD - Lắng đọng hóa học pha hơi tăng cường plasma.

Học viên cao học, nghiên cứu sinh của trường Đại học Khoa học Tự nhiên và Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, học cách thao tác trên các thiết bị trong phòng sạch.

Nguyễn Trung Kiên, nghiên cứu sinh năm thứ ba, Khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, vận hành hệ bốc bay nhiệt đa nguồn.

Tại tủ hóa ướt, nghiên cứu sinh Vũ Hoàng Việt, khoa Vật lý, cẩn thận rửa mặt nạ, chuẩn bị vật tư quan trọng cho quy trình quang khắc.

Anh Việt chia sẻ may mắn khi có cơ hội làm việc tại phòng thí nghiệm từ năm 2018, bởi đây là một trong số ít cơ sở hiện đại tại Việt Nam phục vụ nghiên cứu công nghệ bán dẫn.

"Hạ tầng phòng sạch tiên tiến này chính là nền tảng vững chắc giúp trường Đại học Khoa học Tự nhiên thực hiện hiệu quả nhiều đề tài nghiên cứu khoa học, với tài trợ từ các nguồn uy tín như NAFOSTED, VinIF và Đại học Quốc gia Hà Nội", anh Việt nói.

TS Nguyễn Minh Hiếu, Trung tâm Nano và Năng lượng (bìa trái), đang hướng dẫn học viên các thao tác trên hệ thống plasma oxy, một công đoạn then chốt để chức năng hóa bề mặt và gắn kết hiệu quả cho chip cảm biến sinh học.

Tại tủ hóa ướt, nghiên cứu sinh Vũ Hoàng Việt, khoa Vật lý, cẩn thận rửa mặt nạ, chuẩn bị vật tư quan trọng cho quy trình quang khắc.

Anh Việt chia sẻ may mắn khi có cơ hội làm việc tại phòng thí nghiệm từ năm 2018, bởi đây là một trong số ít cơ sở hiện đại tại Việt Nam phục vụ nghiên cứu công nghệ bán dẫn.

"Hạ tầng phòng sạch tiên tiến này chính là nền tảng vững chắc giúp trường Đại học Khoa học Tự nhiên thực hiện hiệu quả nhiều đề tài nghiên cứu khoa học, với tài trợ từ các nguồn uy tín như NAFOSTED, VinIF và Đại học Quốc gia Hà Nội", anh Việt nói.

Học viên đang thực hiện công đoạn kiểm tra mẫu bằng kính hiển vi quang học sau khi chế tạo thành công.

Hiện, phòng sạch này còn như một phòng thí nghiệm mở, thu hút giảng viên và sinh viên từ các trường khác như Đại học Công nghệ, Việt Nhật, Khoa học và Công nghệ Hà Nội, đến tham quan và nghiên cứu. Nơi đây cũng trở thành điểm đến cho các hoạt động trao đổi giữa trường Đại học Khoa học Tự nhiên với các đối tác nước ngoài như Đại học Tokyo (Nhật Bản), Ecole Nationale Supérieure des Mines de Douai (Pháp)...