НИОКР
Технологии самоорганизации в наноэлектронике / 29.03.2010
Источник: Наноиндустрия
Стремительное развитие микроэлектронных технологий позволило ворваться в область 100 нанометровых топологических размеров, т.е. в область нанотехнологий, под которыми понимают сумму технологий и методов, основанных на манипуляциях с отдельными атомами, молекулами и биологическими объектами с целью получения новых материалов, приборов и устройств, а также формирования приборных структур с характеристическими размерами порядка 10–100 нм [1].
Изделия микроэлектроники – интегральные схемы, микропроцессоры, запоминающие устройства – основа информационной техники, бытовой электроники, медицины, автомобилестроения, авиации.
Количество транзисторов, ежегодно поставляемых на рынок, составляет 1019–1020 единиц, причем плотность упаковки структур на чипе такова, что на булавочной головке можно разместить 200 млн. транзисторов (≈108 шт.), скорость их переключения – ≈1012 с-1, a характерный топологический размер элемента ≈0,1 мкм.
В технологическом процессе на одной пластине одновременно обрабатывается до 5 тыс. чипов, каждый из которых может содержать миллионы транзисторов.
В атомной и квантовой физике единицей длины принято считать величину 10-10 м или 1Ао (0,1 нм). Этот масштаб выбран потому, что он соответствует диаметру атома водорода.
В живой природе молекулы протеина и липидов имеют размеры до 10 нм. Диаметр спиральной молекулы ДНК примерно 20 нм, в то время как ее длина может достигать десятков микрон. Размеры рибосом и вирусов лежат в пределах 100 нм. Интересно отметить, что один из продуктов нанотехнологии – нанотрубки, а также элементы сверхбольших ИС имеют размеры тоже порядка 100 нм. Это обстоятельство вселяет надежду на успешное совмещение технологий живых и неживых систем, создание микроминиатюрных комбинированных устройств и высокоэффективных лекарств.
Две стратегии
Логичный путь развития микроэлектроники – постоянное увеличение степени интеграции за счет уменьшения топологической нормы, масштабирования параметров элементов ИС – стратегия "сверху–вниз".
За счет совершенствования технологических процессов можно уменьшать, например, длину канала МДП-транзистора, что приведет к увеличению его быстродействия, снижению величины управляющих напряжений и потребляемой мощности. Примером реализации такого подхода могут служить результаты, достигнутые фирмой Intel. Использование УФ-литографии с длиной волны источника 193 нм, 8-слойной медной металлизации и встроенного напряженного канала по технологии Si3N4 позволило создать ОЗУ статического типа, ячейка которого состоит из шести транзисторных структур площадью 0,57 мкм2. Длина канала транзистора – 35 нм, толщина подзатворного диэлектрика (SiON) – 1,2 нм, рабочее напряжение – 1,2 В при тактовой частоте 3 ГГц. Эти данные относятся к массовому освоению технологии уровня 65 нм, на смену которой идет технология 45 нм, что, несомненно, приведет к улучшению характеристик транзисторных структур.