развитие технологий кремниевой микро- и наноэлектроники

Введение 2
1.Особенности технологий кремниевой микро и наноэлектроники 3
2. Развитие технологий кремниевой микро и наноэлектроники 6
Заключение 19
Список литературы 20

Переход к неупорядоченным структурам дает несомненный экономический эффект. Платой за это является необходимость решения проблемы стабильности материала. За последние годы разработаны новые методы получения пленок с достаточно воспроизводимыми свойствами. Один из новых высокопроизводительных методов заключается в использовании сверхзвуковой газовой струи с активацией газов электронным пучком (ИТ СО РАН). Метод позволяет во много раз увеличить скорость осаждения слоев кремния. Структуры пористого кремния привлекли внимание исследователей перспективами применений в качестве излучателей видимого диапазона. Однако многочисленные проблемы (стабильность, воспроизводимость) сдерживают продвижение разработок излучателей. Более успешными оказались работы по контролируемому формированию периодического массива пор в процессе глубокого фотоанодного травления кремния. Найдены пути управления формой пор (ИПТМ РАН). Такие структуры использовались при создании образцов матрицы параболических короткофокусных рентгеновских линз и элементов трехмерных фотонных кристаллов на основе кремния. Другое направление исследований на пористом кремнии связано с созданием универсальных подложек для гомо- и гетероэпитаксии (податливые подложки, ИФП СО РАН) и последующей разработкой метода создания структур полупроводник на диэлектрике. (Секция "Материаловедение, физико-химические основы технологий получения микрокристаллического, аморфного и пористого кремния"). Структуры кремния (монокристаллического) на диэлектрике привлекают пристальное внимание разработчиков приборов и интегральных схем. Это связано с такими преимуществами, как возможность существенного снижения паразитных емкостей, обеспечение надежной диэлектрической изоляции, возможность снижения рабочих напряжений и мощностей. В настоящее время для создания высококачественных структур кремния на диэлектрике используются три метода. Это создание диэлектрической пленки под слоем кремния путем ионной имплантации в монокристаллические пластины ионов кислорода (SIMOX-процесс); прямое термокомпрессионное соединение окисленных пластин кремния с последующим "утонением" одной из них путем полировки с обратной стороны (BESOI-процесс); прямое термокомпрессионное соединение пластины кремния с окисленной пластиной, в которую предварительно проводится имплантация водорода на глубину, контролируемую энергией ионов. В процессе нагрева происходит не только термокомпрессионное соединение, но и скол по плоскости залегания водорода (Smart-Cut-процесс). Последняя технология обеспечивает возможность получения ультратонких (нанометровых) слоев кремния. Исследования механизма отделения тонких слоев после имплантации водорода и разработка низкодозового варианта осуществления этого процесса открывают серьезные перспективы этому направлению, успешно развиваемому в ИФП СО РАН (Dele/Cut - процесс). Проблемы этого направления обсуждались на секции "Материаловедение приборных структур, созданных на основе кремния". Отмечена удачная демонстрация применения структур кремния на изоляторе для создания тензорезистивных сенсоров. В совместном докладе сотрудников ИФП СО РАН и НГТУ показана возможность заметного расширения температурного диапазона работы прибора за счет диэлектрической изоляции. На этой же секции обсуждались приборы силовой электроники. В промышленно развитых странах широкое применение тиристоров и устройств управления потребителями электроэнергии на этой базе привело к "зеленой революции", позволяя почти в два раза повысить эффективность электрических аппаратов и устройств, создать образцы принципиально новой техники с цифровым электроприводом. Увеличение плотности элементов в схемах приводит к возрастанию протяженности и усложнению архитектуры традиционных проволочных межсоединений, что превращается в одно из препятствий на пути дальнейшего повышения быстродействия схем и их стоимости. Заманчивой альтернативой традиционным межсоединениям являются оптоэлектронные системы, обеспечивающие возможность генерации, модуляции, усиления, передачи, а также детектирования световых сигналов. Проблема кремниевой оптоэлектроники заключается в создании эффективного источника излучения. Кремний - непрямозонный материал, и эффективность межзонной излучательной рекомбинации в нем очень низка. Надежды на решение проблемы возлагаются на использование эрбия - примесь, которая формирует в кремнии эффективные центры излучательной рекомбинации с участием 4f- электронов (внутри центровые переходы). Генерируемое излучение с длиной волны 1,54 мкм практически не поглощается кремнием и соответствует окну максимальной прозрачности оптических волноводов из кварцевого стекла. Определенным препятствием в реализации такого пути является низкая растворимость эрбия в кремнии. Для увеличения содержания эрбия в решетке кремния используются неравновесные методы получения сильнолегированных слоев: ионная имплантация, молекулярно-лучевая эпитаксия, ионно-лучевое напыление (ФТИ им. А.Ф.Иоффе, ИФМ РАН). Помимо эрбия, проводятся эксперименты с гольмием (1,96 мкм). Две секции были посвящены вопросам диагностики кремния, методам и аппаратуре для исследований физических свойств и структурных особенностей кремния, а также оборудованию для выращивания монокристаллов кремния и слоев на его основе. Конференцию сопровождала выставка научно-технических разработок, и это было одним из отличий от предыдущей конференции, проходившей также в МИСиС в 1996г. Знаменательным событием стала демонстрация на выставке слитков кремния тремя организациями: Институт физики полупроводников СО РАН (бестигельная зонная плавка), АО "Подольский химико-металлургический завод" (Чохральского), ГИРЕДМЕТ (Чохральского). В Красноярске (Горно-химический комбинат) создана пилотная линия производства монокристаллического кремния диаметром слитков 200 мм. Эти события могут свидетельствовать о начале возрождения кремниевого производства в России. На выставке демонстрировались также отечественные кварцевые тигли, необходимые для роста кристаллов из расплава. Тигли эти разового использования, и от их чистоты зависит качество получаемых кристаллов. Широко используемые импортные тигли стоят около 500 долларов США и удорожают 1 кГ готовой продукции на 10 долларов. Среди сибиряков самая большая делегация была из Новосибирска. На заключительном пленарном заседании отмечался высокий уровень результатов, полученных в Новосибирске. Участие в работе конференции сибиряков составило основу большинства секций по количеству представленных устных докладов. Отмечались доклады, представленные докторами физико-математических наук А.Асеевым, А.Двуреченским, О.Пчеляковым (ИФП СО РАН), Р.Шарафутдиновым (ИТ СО РАН), кандидатами физико-математических наук В.Бердниковым (ИТ СО РАН), В.Поповым, Л.Фединой (ИФП СО РАН), В.Старковым (ИТПМ РАН), а также работа, проводимая под руководством кандидата химических наук А.Камарзина (ИНХ СО РАН). Активное участие в работе конференции принимал руководитель школы по радиационной физике профессор Л.Смирнов (ИФП СО РАН). Огромная работа по организации и проведению конференции была выполнена профессором М.Дашевским (МИСиС), что с благодарностью отмечали все участники. Учитывая большой вклад сибирских ученых и промышленников в решение проблем, связанных с кремнием, представитель Министерства науки РФ горячо поддержал предложение директора ИФП СО РАН А.Асеева о проведении каждой второй конференции по физико-химическим аспектам получения кремния в Сибирском регионе: Новосибирске, Красноярске, Иркутске. Следующая конференция планируется через два года в Новосибирске. ЗаключениеНа базе ВСМОП весьма эффективны оптоэлектронные совмещенные МОП-транзисторы (ОСМОП), использующие один и тот же канал для переноса носителей разных знаков, генерируемых оптическим излучением. Это крайне важно для систем с оптическим питанием и в устройствах с оптоэлектронной обработкой информации. Оптическое питание предоставляет дополнительную степень свободы в построении интеллектуальных вычислительных систем, где естественные световые источники позволяют устранить зависимость от дополнительной аппаратуры, что существенно, например, в условиях космоса.В рамках гибких мини-производств реально изготовить на 100-долларовой необработанной пластине либо на “обработанной” 1000-долларовой пластине до 300 систем на кристалле, каждая из которых стоит от 100 до 1000 долл. Минимальная прибыль при этом – (200-1)x(100...1000) долл. С учетом того, что производительность мини-фаба – до тысячи пластин в месяц, месячная прибыль составит десятки миллионов, а годовая – несколько сотен миллионов долларов. Техноэкономический прорыв в изготовлении перспективных ВСМОП (ОСМОП) УБИС и СП на гибких оперативных мини- и спейсфабах ближайшей и отдалённой преспективы может затмить самые оптимистические прогнозы в микро- и наноэлектронике.Список литературыБубенников А.Н., Бубенников А.А. Техноэкономика в производстве наукоёмких продуктов микроэлектроники. – Электроника: НТБ, 1997, № 6.Бубенников А.Н., Бубенников А.А. Микроэлектроника мобильной эры и финансовые кризисы. – Электроника, 1998, № 3–4.Ракитин В.В., Филиппов Е.И. Субмикронные элементы на совмещённых МОП-транзисторах. – Микроэлектроника, 1997, т. 26, № 4.