Процесс выращивания полупроводниковых кристаллов поможет соблюсти закон Гордона Мура еще некоторое время - «Наука и технологии»

Группа исследователей из компании IBM Research в Цюрихе, Швейцария, при содействии их американских коллег из Нью-Йорка, разработала относительно простой и универсальный процесс, позволяющий выращивать кристаллы из полупроводниковых соединений, имеющие заданные размеры и форму. В процессе и после выращивания эти кристаллы могут быть легко интегрированы на кремниевые подложки, образуя структуру чипов и процессоров следующего поколения, размер и стоимость которых может продолжать снижаться одновременно с увеличением их производительности, как и определено известным законом Гордона Мура.

Напомним нашим читателям, что закон Гордона Мура, основанный на наблюдениях, произведенных в ранние годы бурного развития электроники и информационных технологий, гласит, что количество транзисторов на чипах интегральных схем должен удваиваться за каждые два года. Но в последние годы электронная промышленность, основанная на традиционных кремниевых технологиях, начала сталкиваться с некоторыми ограничениями, накладываемыми базовыми законами физики, которые делают невозможным дальнейшее соблюдение закона Мура. Единственным выходом из складывающейся ситуации является поиск совершенно новых технологий, которые кардинально отличаются от существующих и которые позволят электронике развиваться прежними темпами еще какое-то время.

"Целью всех организаций и предприятий, работающих в области электроники, является обеспечение соблюдения закона Гордона Мура. Но для этого мы нуждаемся в более лучших транзисторах, нежели те, что имеются в нашем распоряжении сегодня. Современные кремниевые транзисторы уже приблизились к переделам физических ограничений и для дальнейшего развития нам требуется нечто совершенно новое" - рассказывает Хайнц Шмид (Heinz Schmid), исследователь из IBM Research.

При помощи нового процесса, разработанного швейцарскими исследователями, им удалось изготовить монокристаллические полупроводниковые наноструктуры, такие, как нанопроводники, кросс-соединения и элементы полупроводниковых приборов. Все эти элементы были изготовлены из сплавов индия, галлия и арсенида, полупроводников III-V группы, которые выступают в роли перспективных материалов для производства высокоскоростных процессоров и других цифровых микросхем. Единственной проблемой в этом деле является возможность интеграции таких элементов с элементами и подложкой, изготовленными из традиционного кремния. И, следует заметить, предыдущие попытки подобной интеграции были не очень успешны.

Новая технология выращивания полупроводниковых кристаллов основана на процессе шаблонной избирательной эпитаксии (template-assisted selective epitaxy, TASE) в которой используется процесс осаждения органическо-металлических соединений из парообразной фазы. В результате такого процесса на подложке образуется сначала небольшой кристалл полупроводникового материала, который затем "разрастается" в кристалл больших размеров, практически не имеющий дефектов. Выращиваемому кристаллу придается необходимая форма при помощи процесса литографии, использующей окисные шаблоны, заполняемые при помощи эпитаксии. И в результате такого совмещения нескольких технологий кристаллы из полупроводников III-V группы могут выращиваться прямо на кремниевой подложке, формируя нанопроводники и элементы стандартных полупроводниковых приборов.

"Что выделяет нашу работу среди всех других подобных попыток, это то, что выращиваемые полупроводниковые кристаллы не имеют дефектов, вмешивающихся в их функционирование. Кроме этого, разработанный нами процесс полностью совместим с современными технологиями производства полупроводниковых чипов" - рассказывает Хайнц Шмид, - "Теперь, получив в свое распоряжение технологию производства, мы сосредоточимся на изготовлении элементов чипов из кристаллических полупроводников III-V группы и будем добиваться реализации их характеристик, которые должны превзойти характеристики аналогичных кремниевых элементов".