 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
234
Совсем недавно японская фирма «Хитачи» разработала новую серию 32-разрядного
однокристального микропроцессора, содержащего 450 000 транзисторов.
Разработчики интегральных схем ищут способы преодоления технологических и физических
барьеров на пути повышения степени интеграции. Разрабатываются вертикальные структуры,
открывающие определенные перспективы трехмерной интеграции. Проводятся работы по
компоновке на одной пластине десятков микропроцессорных больших интегральных схем
запоминающих устройств. Разрабатываются ультрабольшие и гигантские интегральные схемы.
За последние десятилетия число активных и пассивных элементов на одном
полупроводниковом кристалле возросло от нескольких десятков до сотен тысяч. Это привело к
тому, что характерные размеры элементов интегральных схем становятся близкими к микрометру.
Такие схемы используются в сложной малогабаритной электронной аппаратуре, предназначенной
для роботов и гибких автоматизированных производств, космических комплексов, систем связи и
радиолокационной техники.
Однако вскоре стало ясно, что переход к еще меньшим размерам элементов требует нового
подхода. При получении размеров топологических элементов менее 1 мкм возникают
принципиальные трудности физического и технологического характера, свойственные лишь
субмикронной микроэлектронике. Эта область электроники получила развитие в качестве
самостоятельного научного направления в начале 80-х годов. С уменьшением размеров элементов
пришлось отказаться от ряда традиционных технологических операций. Так как длина волны
света стала препятствием на пути миниатюризации, фотографию заменили электронной, ионной и
рентгеновской литографией. Диффузионные процессы заменили ионной и электронно-
стимулированной имплантацией. Термическое испарение и отжиг материала заменили ионно-
лучевым, ионно-плазменным, электроннолучевым: появилась возможность локального
воздействия на поверхность полупроводникового кристалла, когда кристалл в целом остается
холодным.
До последнего времени технология основывалась на удалении лишнего материала из заготовки
подобно тому, как скульптор удаляет куски мрамора, создавая задуманный образ. На смену
такому процессу пришла молекулярно-инженерная технология, которая позволит строить
приборы атом за атомом по аналогии с тем, как дом складывают по кирпичику. Уже сейчас
молекулярно-инженерная технология находит применение, например, в производстве приборов на
основе молекулярных пленок, молекулярно-лучевой эпитаксии, ионно-зондовой и электронно-
стимулированной управляемой имплантации. Для того чтобы молекулярно-инженерная
микротехнология стала реальностью, следует развивать соответствующие методы.
Использование в технологическом производстве лучевых методов (электронно-лучевых, ионно-
лучевых, рентгеновских) совместно с вакуумной технологией позволяет получать приборы с
размерами элементов до 10–25 нм. Переход в этот диапазон требует решения фундаментальных
вопросов, связанных с новыми физическими принципами работы приборов и ограничениями,
свойственными планарным процессам.
Вследствие большой напряженности электрического поля, возникающего в приборах с такими
малыми размерами, механизмы переноса дырок и электронов принципиально изменяются
Скорость электронов становится очень большой. Время между двумя столкновениями сильно
уменьшается. Появляется возможность открытия новых физических явлений и построения
приборов на их основе. Естественно, что эволюция технологических методов будет
способствовать широкому проникновению научных принципов в разработку интегральных схем и
поиску физических эффектов для их построения.
С развитием новых технологических процессов размеры рукотворных структур становятся
соизмеримыми с бактериями, вирусами, макромолекулами.
В результате взаимодействия ускоренных пучков ионов с веществом можно направленно
изменять их физико-химические и электронно-физические свойства, что позволяет получать
приборы с заданными характеристиками.
Сфокусированные ионные потоки – это уникальный инструмент для прецизионной обработки
всех известных материалов. Такой метод позволяет создавать принципиально новые конструкции
приборов. Разрабатываются различные ионно-лучевые установки. Рентгеновские установки
позволяют реализовать тиражирование изображений с субмикронными размерами элементов,
недоступных световой оптике. Современная технология осаждения тонких пленок позволяет с
точностью до 10 нм (это только на два порядка больше диаметра атома) выдерживать размер