A félvezető és mikroelektronikai eszközök kutatása, fejlesztése és gyártása

A 20. század ipara és tudománya számára e nélkülözhetetlen eszközök kutatása, fejlesztése és kísérleti gyártásaa Távközlési Kutató Intézetben (TÁKI) és a Híradásipari Kutató Intézetben (HIKI) kezdődött, az 1950-es évek közepén. Bodó Zalán, Szép Iván és Szigeti György a lumineszcens anyagok és a félvezetők kutatása terén elért eredményeikért 1959-ben megosztott Kossuth-díjat kaptak. A TÁKI-ban az 1950-es években hozzákezdtek a szilícium poli- és egykristály előállításához (Hangos István). Az Egyesült Izzó legendás alakja volt Fried Henrik (Kossuth-díj, 1955) mérnök; kutatóműhelyében már az 1950-es évek közepén folyt a poliszilícium alapú mikrohullámú diódák gyártása, és a HIKI-vel és a MÜFI-vel kooperálva az 1960-as évek elején a hangfrekvenciás germániumtranzisztorok alaptípusait állították elő, üvegtokban, szilikonzsírral töltve és igen gyenge, kb. 6%-os kihozatallal.

Az Egyesült Izzóban 1961-ben, Giber János vezetésével létrejött a főosztályi rangú Félvezető Fejlesztés, amely 1964–1965-ben közel 500 főt (köztük mintegy 300 fiatal mérnököt és fizikust) foglalkoztatott.

Az egy kézbe került kutatás-fejlesztés sikeres modellnek bizonyult; fél év alatt áttértek a fém (T018, T05) tokozásra (Pálosi József), az erős sugaras deionizált vizes mosásra (Giber–Fried), valamint a száraz levegős lezárásra (Giber–Pálosi). Ezzel minimalizálták a mosás után felületen maradt adszorbeált ionok polarizációját, az ezek révén kiváltott maradékáram kúszást, {IV-116.} valamint elérték a 80%-os gyártási kihozatalt. Az 1960-as évek közepére a kísérleti gyártást is összevonták a kutatás-fejlesztéssel.

Ezzel hazánkban létrejött a félvezetőipar, amely számos külföldi céggel kooperációs kapcsolatot hozott létre. Az integrált áramkörök gyártásához az MTA SZTAKI (Vámos Tibor) adott létszámkeretet és erkölcsi támogatást. Az iparág sohasem jöhetett volna létre az Országos Műszaki Fejlesztési Bizottság (Sebestyén János) támogatása nélkül.

A félvezetőkkel meghonosított technológiákat, ismereteket számos hazai iparág ma is hasznosítja.

A félvezetők kutatása a KFKI-ban, a HIKI-ben, a BME Villamosmérnöki Karán és a MÜFI-ben (MFKI-ban) tovább élt. Sikeres kisvállalkozásként ma is működik pl. a Mikrovákuum Kft. (Szendrő István és Erdélyi Katalin), amelynek jelentős nemzetközti kutatási kooperációs háttere van; elsősorban nukleáris-, illetve bioszenzorokkal, valamint vékonyréteg (pl. CVD) technológiákkal foglalkozik.

A KFKI-ban Gyulai József az 1980-as években – részben az Egyesült Izzó Félvezető Fejlesztésének szakembereire alapozva – az Implantációs Célprogram keretében önálló kísérleti gyártást hozott létre. Ennek keretében félvezető eszközök is születtek: varicap dióda, nagyfrekvenciás tranzisztor, MOS tranzisztorok, memória chipek. Az LSI Kft. idején Keresztes Péter és Mohácsy Tibor volt a 8080 mikroprocesszor architektúra kidolgozásának fő bázisa. A laborszintű félvezető sor üzeméért – a Tungsram ide delegált kutatóit – Gyimesi Jenőt és Schiller Róbertnét illeti elismerés. Az alapokat Gyulai Józsefnek az ionimplantáció terén végzett, nemzetközileg is úttörő munkássága biztosította.

Később a KFKI-ban a félvezető-kutatást háttérbe szorította a Buborékmemória-program (Krén Emil, Zimmer György), de annak lecsengésével integrálódás jött létre a két kutatói állomány között, amely 1998-ig a KFKI Anyagtudományi Kutatóintézetében, majd – az MTA Műszaki Fizikai Kutatóintézetével 1998-ban bekövetkezett összevonása után – az MTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutató Intézetében nyert szinergikus perspektívát.

Az intézet üzemelteti a régió egyetlen, félvezető célú tiszta laboratóriumát. A mai célok elsősorban szenzorikai jellegűek. Jelenleg mikro-elektromechanikai (MEMS) technikák állnak az érdeklődés központjában (nyomás-, gyorsulás-, gázérzékelők pórusos Si-on stb.). Jelentős eredmény, hogy itt működik a hazánkban egyedülálló mikromechanikai technológia bázisa is.

Külön kell foglalkoznunk a KFKI Campuson félvezetők anyagtudománya témában folyó kutatásokkal. A KFKI 1970-ben egy ionimplantert szerzett be, amely azután a már Implantációs célprogram keretében magjául szolgált a szilíciumalapú félvezetők kutatásának. A kutatások három irányba folytak. Az első az implanter üzembe állítása és további berendezések tervezését célozta (Pásztor Endre), a második az ionimplantáció félvezető alkalmazásainak kutatását (Gyulai József,aki 1972-től a teljes programot is vezette), a harmadik a felületanalitika magfizikai módszereinek kutatását (Keszthelyi Lajos). A kutatások felfutásában és eredményességében meghatározó szerepe volt a California Institute of Technology (USA) J. W. Mayer vezette csoportjával való, évtizedekig tartó kutatási együttműködésnek. A jó hazai ellátottság és a kapcsolatok révén sikerült a kutatóknak olyan eredményeket elérniük, amely a szakma egyik nemzetközileg elismert iskolájává avatta a csoportot. Legjelentősebb közös eredményük az ún. előamorfizáció (kettős implantálás), valamint a többszörös hőkezelések hasznának felismerése volt (Csepregi László). Ezekkel egyrészt a csatornahatás hátrányait lehet kiküszöbölni, másrészt a szeletek hőkezelési igényét lehetett csökkenteni. A módszert az ipar az {IV-117.} 1980-as évektől mindmáig alkalmazza az integrált áramkörök gyártásában.

A magfizikai vizsgálati módszerek (Rutherford-visszaszórás [Gyulai József, Keszthelyi Lajos, Kótai Endre, Mezey Gábor, Szőkefalvi-Nagy Zoltán, Varga László, később Pászti Ferenc és Szilágyi Edit]), Rugalmas Előreszórás (Kótai Endre) és a magreakciókon alapuló analitika (Battistig Gábor) terén is sok, alapvető metodikai eredményt értek el a kutatók. Révész Péter sikeressége a Cornell Egyetemen (USA) teljesedett ki.

Nagyon eredményesek azok a kutatások, amelyek az ellipszometria módszerét alkalmassá tették ionimplantált rétegek roncsolásmentes vizsgálatára (Lohner Tivadar, Fried Miklós). A biológiai anyagok magfizikai módszerekkel való analízisének kutatása (Szőkefalvi-Nagy Zoltán) nevéhez kötődik.

A kutatások ma az MTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézetében, valamint a KFKI Részecske- és Magfizikai Kutató Intézetében folynak és nagyban segítik pl. a szenzorikai kutatásokat.

A MÜFI-ben az 1980-as években kiemelkedő, nemzetközileg is elismert tevékenységet végzett Lendvay Ödön, Beleznay Ferenc és Rónainé Pfeifer Judit, a III-V félvezető eszközök és anyagok kutatásában. A Szaljut-7 fedélzetén növesztett GaSb (amely kísérletet a Skylab fedélzetén is megismételtek) jelentős elismerést hozott. A kvaternér antimonidok (pl. AlGaInSb és GaPAsSb) előállítása, valamint az ezekre épülő híradástechnikai lézerdiódák gyártásának előkészítése a hazai alkalmazott félvezető-kutatás egyik csúcspontja.

Nemzetközi elismerést hozott Ferenczi György (MÜFI) mélynívó spektrométere, Tarnay Kálmán és Székely Vladimir (BME Elektronikus Eszközök Tanszéke) számítógépes szimultációs tervezési – elemző kutatásai, Vágó György és Herman Ákos munkája az elektronsugaras Al-párolgás terén (HIKI), a vas-oxid maszkok kifejlesztése (Pauer Magdolna, Egyesült Izzó; Hahn Emil, HIKI); a planáris magnetron, mint párologtató forrás kidolgozása (Vágó György), valamint a Rózsa Pálné (Mühlrad Éva) által kidolgozott polírozási eljárás.