WWW.NAUKA.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Книги, издания, публикации
 


«А.М. СКВОРЦОВ МИНИАТЮРИЗАЦИЯ ПОЗАВЧЕРА, ВЧЕРА, СЕГОДНЯ И ЗАВТРА Вторая мировая война дала мощный импульс развитию электронной аппаратуры. Дальнейшее развитие авиационной техники, ...»

А.М. СКВОРЦОВ

МИНИАТЮРИЗАЦИЯ ПОЗАВЧЕРА, ВЧЕРА, СЕГОДНЯ И ЗАВТРА

Вторая мировая война дала мощный импульс развитию электронной аппаратуры.

Дальнейшее развитие авиационной техники, появление в 40-вых годах прошлого столетия

ракетно-космической и электронно-вычислительной техники привели к необходимости

существенного улучшения таких важных эксплуатационных характеристик

радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры как малые габариты и вес, малая рассеиваемая мощность, высокие быстродействие и надёжность.

Поэтому в эти годы проводятся интенсивные работы по миниатюризации радиокомпонентов, используемых в аппаратуре. Проводится последовательное уменьшение габаритов электровакуумных ламп: пальчиковые лампы, пальчиковые с гибкими выводами, лампы типа «жёлудь». Значительно уменьшаются габариты резисторов, конденсаторов, трансформаторов и других электронных компонентов за счёт применения новых конструкций и материалов. Следует отметить, что миниатюризация аппаратуры обеспечила существенное уменьшение её габаритов и веса а также некоторого снижения потребляемой мощности за счёт уменьшения тока накала катодов миниатюрных ламп. Проиллюстрировать влияние миниатюризации на усложнение электронной аппаратуры и быстрое увеличение в ней количества используемых радиокомпонентов можно на следующем примере. В конце Второй мировой войны США имели на вооружении стратегический бомбардировщик В-17, прозванный «летающей крепостью», на борту которого электронная аппаратура содержала около 1000 радиокомпонентов;

модифицированный после войны он имел 2000 радиокомпонентов. В моделях этого же бомбардировщика выпуска 50-х годов применялось уже 95000 и 60-х годов – около 150000 радиокомпонентов. Однако, проблема надёжности оставалась по-прежнему не решённой, так как из всех электронных компонентов именно электронные лампы (как обычные, так и миниатюрные) имели самый малый срок службы (до 1000 часов).

Создание транзистора явилось новой эрой в электронике. Его появление было подготовлено всем развитием наук

и и техники, и в первую очередь, успехами физики твёрдого тела и физики полупроводников. В 1948 году сотрудником фирмы Bell Telephon Laboratories Corporation (BTL) США Бардиным в процессе исследования времени жизни неосновных носителей тока в монокристаллах германия был обнаружен эффект усиления электрического сигнала в выходной цепи зондового измерительного устройства. В том же году учёный фирмы BTL В. Шокли дал теоретическое объяснение этого эффекта и обосновал возможность создания на его основе полупроводникового устройства для усиления электрических сигналов, которое назвал транзистором (от англ. Transver Resistor

– трансформатор сопротивлений). В следующем 1949 г. сотрудником этой же фирмы Браттейном был изготовлен первый такой прибор - точечный транзистор, а в 1951 г. – первый плоскостной транзистор. В плоскостном транзисторе выпрямляющие p-n

-переходы формировались в объёме германия в процессе выращивания монокристалла, в отличие от точечного, в котором p-n –переходы возникали в контакте металлических иголок с поверхностью полупроводника. За открытие, теоретическое обоснование и создание транзистора учёные фирмы BTL Бардин, Шокли и Браттейн были удостоены Нобелевской Премии в области науки и техники.

С начала 50-х годов прошлого столетия начинается бурное развитие полупроводниковой электроники. Разрабатываются и выпускаются промышленностью Интернет-лекция в рамках научной школы Третьей конференции молодых ученых.

Скачано с http://faculty.ifmo.ru/csd 1 сотни новых типов полупроводниковых диодов и транзисторов. Несмотря на трудности, обусловленные восстановлением разрушенного Великой Отечественной войной народного хозяйства, в СССР вслед за США были созданы первые отечественные транзисторы, и уже в 1955 году началось их промышленное производство на заводе «Светлана» в городе Ленинграде.

В 50-е годы начинается «транзисторизация» всей электронной аппаратуры и в первую очередь радиоэлектронной и электронно-вычислительной. Замена приёмноусилительных вакуумных ламп полупроводниковыми диодами и транзисторами – качественно новый этап миниатюризации электронной аппаратуры. В результате значительно повысилась надёжность аппаратуры, во много раз снизилось потребление электроэнергии, уменьшились габариты и масса. Всё это позволило создать новые, более сложные бортовые системы, которые полнее удовлетворяли возрастающие требования к ним. Таким образом, создание транзистора привело не просто к замене электронновакуумных ламп, но и позволило перейти к качественно новому подходу в миниатюризации электронной аппаратуры – к микроминиатюризации.

Дальнейшее развитие микроминиатюризации происходило в следующих направлениях:

- Создание микромодульной конструкции аппаратуры из микроминиатюрных радиокомпонентов (резисторов, конденсаторов, бескорпусных транзисторов и др.). Этот метод конструирования электронной аппаратуры применялся со второй половины 50-х годов прошлого столетия и продолжался в течение 60-х годов.

- Создание электронной аппаратуры на основе тонкоплёночных гибридных интегральных схем (ГИС). Начало работ по тонкоплёночной электронике можно отнести к середине 50-х годов. Уже в 50-е годы были достигнуты большие успехи в создании таких элементов микросхем, как тонкоплёночные резисторы с широким диапазоном номиналов сопротивлений, диэлектрические изолирующие плёнки и конденсаторы на их основе, низкоомные металлические коммутационные слои. В качестве активных элементов таких микросхем использовались бескорпусные полупроводниковые диоды и транзисторы. Это направление микроминиатюризации сохранилось до настоящего времени с той лишь разницей, что наряду с тонкоплёночными элементами и бескорпусными полупроводниковыми приборами используются также бескорпусные полупроводниковые интегральные схемы. Важным направлением в плёночной микроэлектронике стало создание тонкоплёночных СВЧ ГИС.

- В 60-е годы в плёночной микроэлектронике сформировалось новое направление

– разработка толстоплёночных ГИС, которое в 70-е годы нашло широкое применение на предприятиях и фирмах, разрабатывающих электронную аппаратуру. Специфика конструирования и изготовления этих микросхем (простота конструирования ГИС, изготовления технологической оснастки и оборудования) позволяет разрабатывать и производить такие микросхемы практически неограниченной номенклатуры. На основе толстых плёнок изготавливаются шины коммутации, резисторы и часть конденсаторов. В качестве навесных элементов используются бескорпусные полупроводниковые приборы и полупроводниковые интегральные схемы а также некоторые виды конденсаторов.

Толстоплёночные ГИС являются микросхемами частного применения, и, как правило, разрабатываются и изготовляются предприятиями, которые сами же и используют их в своей аппаратуре. Это направление микроминиатюризации сохранилось до настоящего времени.

Интернет-лекция в рамках научной школы Третьей конференции молодых ученых.

Скачано с http://faculty.ifmo.ru/csd 2 Как уже ранее упоминалось, с начала 50-х годов начинается бурное развитие полупроводниковой электроники. Разрабатываются и выпускаются промышленностью сотни новых типов диодов и транзисторов. Например, к 1961 году объём производства полупроводниковых приборов в США значительно превысил объём производства приёмно-усилительных ламп: было изготовлено 190 млн.шт. транзисторов и 260 млн.шт.

диодов по сравнению с 360 млн.шт. приёмно-усилительных ламп. Однако многочисленные попытки объединить отдельные полупроводниковые приборы, сформированные в полупроводниковой подложке, в интегральную схему не обеспечивали технологии сколько-нибудь близкой промышленной. Так, в 1956 году сотрудник фирмы BTL Росс изготовил схему двоичного счётчика на основе n-p-n-p структур в едином монокристалле. В 1958 году сотрудник фирмы Texas Instruments (TI) Килби на основе меза-транзисторов, соединённых между собой золотыми проволочками, получил микросхему на единой полупроводниковой подложке. В том же году инженер фирмы Fairchild Semiconducters Нойс соединил отдельные элементы на полупроводниковой подложке с помощью тонкоплёночных проводников. Хотя результаты этих работ и были запатентованы, но они существенно не приблизили разработчиков полупроводниковых микросхем к желаемым результатам.

Настоящим прорывом в деле создания полупроводниковых интегральных микросхем (ПИМС) явилась разработка процесса «локальной диффузии», о котором в 1959 году независимо друг от друга объявили фирмы BTL и TI. Локальная диффузия, являясь основой планарной технологии, позволила практически всем ведущим фирмам, которые занимались разработкой и производством полупроводниковых приборов, приступить в 60-е годы к изготовлению ПИМС.

Другим чрезвычайно важным достижением этого периода является создание в 1962 году сотрудниками фирмы General Micro-Electronics Хофштейном и Хейманом полевого транзистора с изолированным затвором (МОП-транзистора). Уже в первых научных публикациях этих учёных, появившихся в 1963 г., указывалось на целесообразность использования достоинств этих транзисторов в интегральных схемах.

Таким образом, разработка технологии локальной диффузии и изобретение МОПтранзистора обеспечили быстрый рост выпуска ПИМС. Так, например, в США в 1963 г.

было произведено 0,5 млн. шт. ПИМС, и каждый год производство росло в несколько раз.

В результате в 1969 г. было произведено 350 млн. шт., то-есть за 7 лет производство выросло в 700 раз! Рост выпуска микросхем сопровождался существенным снижением их стоимости. Наиболее быстрыми темпами в это время развивались ПИМС на основе МОПтранзсторов (МОП ИС). К началу 1968 г. около двадцати фирм США организовали производство и продажу МОП ИС. В Советском Союзе первые МОП-транзисторы были получены в 1966 г., а интегральные схемы на МОП-транзисторах – в 1968-1969 г.г.

Именно МОП ИС нашли наиболее широкое применение в устройствах вычислительной техники по сравнению с биполярными ПИМС. Это обусловлено тем, что на начальном этапе развития МОП ИС были конструктивно просты, технологичны, имели высокий процент выхода годных, не требовали изоляции транзисторов от подложки, наконец, такие интегральные схемы можно было построить на основе только одного типа элемента: МОП-транзистора. В последующие годы наряду с ростом производства МОП ИС проводятся интенсивные исследования по совершенствованию технологических процессов, поиску новых материалов и конструктивных решений, которые обеспечили бы существенное улучшение электрических параметров, расширение функциональных возможностей и повышение надёжности таких микросхем.

Интернет-лекция в рамках научной школы Третьей конференции молодых ученых.

Скачано с http://faculty.ifmo.ru/csd 3 Так как эксплуатационные характеристики МОП ИС в большой степени зависят от геометрических размеров используемых в схеме МОП-транзисторов, большое внимание уделяется уменьшению площади затвора (длины канала l и ширины канала w) а также толщины подзатворного слоя диоксида кремния do. Уменьшение топологических размеров обеспечивается разрешающей способностью процессов литографии. В результате работ по совершенствованию процессов литографии наряду с фотолитографией появляются в 70-х годах процессы рентгенолитографии и электронолитогафии. Эти процессы обеспечили уже к концу 70-х годов получение субмикронных размеров элементов ИС. Для уменьшения толщины затворного диэлектрика потребовались исследования влияния различных физико-химических обработок кремниевых подложек, методов наращивания и отжига слоёв диоксида кремния на электрофизические и структурные параметры затворной композиции МОП-транзисторов в ИС.

Одновременно проводились исследования по совершенствованию процессов легирования, по разработке новых способов маскирования, поиску новых материалов для формирования затворов МОП-транзисторов, коммутации элементов и межслойной изоляции в МОП ИС. В табл.1 приведено сравнение важнейших эксплуатационных показателей МОП ИС, которые обеспечивались по ходу совершенствования конструкции и технологии: от первых р-канальных ИС 60-х годов до СБИС начала 80-х годов 20-го столетия.

Таблица 1 Сравнение важнейших эксплуатационных показателей МОП ИС

–  –  –

Примечание к таблице:

МОП – МОП-транзистор с индуцированным каналом;

КМОП ИС - ИС на комплементарных МОП-транзисторах с индуцированными каналами;

ДМОП – МОП-транзистор с индуцированным каналом, у которого часть длины канала легирована как со стороны стока, так и истока, в результате чего сокращаются эффективные длина канала и длина затвора.

Следует сделать некоторые комментарии к приведённой табл.1.

1. Во всём мире первые МОП ИС изготавливались на монокристаллах кремния n- типа проводимости с ориентацией поверхности подложек в главной кристаллографической плоскости (100) и с использованием рканальных МОП-транзсторов с индуцированным каналом. Первая

–  –  –

Примером дальнейшего развития КМОП-технологии в разработке и производстве вычислительных устройств может служить создание серий микропроцессоров фирмы Intel. Однако прежде, следует вспомнить о том, как в конце семидесятых годов при конструировании МОП ИС этой фирмой был предложен метод масштабирования размеров областей МОП-транзсторов в ИС. В качестве основного размера, с которого начинается масштабирование, была выбрана длина канала L. Если уменьшить длину Интернет-лекция в рамках научной школы Третьей конференции молодых ученых.

Скачано с http://faculty.ifmo.ru/csd 5 канала в «k» раз, где k - коэффициент масштабирования, то новая длина канала будет L/k.

Тогда, согласно правилу масштабирования, все геометрические размеры областей транзистора должны быть уменьшены также в k раз, а именно:

- ширина канала w будет w/k,

- толщина подзатворного диоксида кремния do станет do/k,

- глубина легирования областей стоков и истоков xj соответственно - xj/k,

- концентрация примеси Nпр в кремниевой подложке увеличится в k раз – kNпр.

- площадь канала транзистора уменьшится в 1/k2 раз.

В результате приведённых изменений размеров происходит изменение эксплуатационных характеристик МОП-транзистора:

- пробивное напряжение диэлектрика затвора уменьшится в k раз,

- ток стока уменьшится в k раз,

- ёмкость затвора и стока уменьшится в k раз,

- время переключения уменьшится в k раз,

- потребляемая мощность Р уменьшится в k2 раз,

- работа переключения P• уменьшится в k3 раз.

Показанный выше метод масштабирования использовался на ранних этапах создания МОП ИС. В дальнейшем в полном объёме этот метод не мог быть применён, т.к.

начинали действовать различные ограничения, связанные с уменьшением тех или иных размеров: туннельный эффект и горячие носители в диэлектрике, пробой диэлектрика, прокол между истоком и стоком, уменьшение подвижности носителей в канале, увеличение последовательного сопротивления между истоком и стоком и др. Для преодоления перечисленных выше и других ограничений, связанных с уменьшением размеров МОП-транзсторов, фирмами – разработчиками МОП ИС проводились интенсивные исследования по совершенствованию технологических процессов, поиску новых материалов и конструкторских решений. Любые положительные результаты, позволяющие преодолеть то или иное ограничение, немедленно применялись для модернизации микросхем и внедрялись в производство. Этого требовала жёсткая конкуренция на рынке микроэлектронных изделий. Естественно, что в таких условиях было невозможно проводить, если можно так выразиться, полномасштабное масштабирование. Поэтому под понятием «масштабирование» в настоящее время понимают соблюдение некоторых проектных топологических размеров (проектных норм), которые регулярно чередуются на поверхности полупроводникового кристалла СБИС.

Для некоторой идентификации разрабатываемых и выпускаемых различными фирмами МОП БИС в 1997 г. Ассоциацией предприятий полупроводниковой промышленной США была предложена национальная технологическая программа развития полупроводниковой микропроцессорной техники (NTRS). В табл.2 приведены рекомендуемые Ассоциацией проектные нормы и соответствующие этим нормам минимальные размеры областей транзисторов и некоторые эксплуатационные характеристики.

Таблица 2. Масштабирование МОП-транзсторов, предложенное NTRS

–  –  –

Заканчивая рассмотрение вопроса, связанного с термином «масштабирование», введённым в своё время учёными фирмы Intel, следует заметить, что со временем в печатных работах сотрудников этой фирмы проектные нормы масштабирования связываются с технологией. Например, вместо «250 нанометровое масштабирование»

используется определение 250 нм – технология. Поэтому, приступая к рассмотрению развития КМОП ИС на примере микропроцессорных серий фирмы Intel, будем использовать последнюю терминологию, касающуюся масштабирования.

Как было показано выше, при уменьшении геометрических размеров МОПтранзисторов снижается площадь кристалла или увеличивается плотность элементов на одной и той же площади кристалла, уменьшаются паразитные емкости, увеличивается быстродействие и снижается энергопотребление СБИС. Поэтому основное внимание разработчиков микропроцессоров корпорации Intel и других ведущих фирм таких, например, как IBM AMD, было обращено на масштабирование при проектировании микропроцессоров и решение связанных с масштабированием проблем. Основными проблемами микроминиатюризации МОП-транзисторов в микропроцессорах являются туннелирование через затвор, инжекция горячих носителей в окисел, прокол между истоком и стоком, утечки в подпороговой области, уменьшение подвижности носителей в канале, увеличение последовательного сопротивления между истоком и стоком, обеспечение запаса между пороговым напряжением и напряжением питания и др.

Первый микропроцессор (МП) семейства микропроцессоров Intel Pentium был изготовлен в 1993 году по 0,8 мкм-технологии и содержал 3,1 млн. транзисторов в кристалле.

Интернет-лекция в рамках научной школы Третьей конференции молодых ученых.

Скачано с http://faculty.ifmo.ru/csd 7 Улучшение технологии производства микропроцессоров позволило значительно повысить их тактовую частоту. Каждое новое поколение процессоров имеет более низкое напряжение питания и меньшие токи, что способствует уменьшению выделяемого ими тепла. Но самым главным достижением является то, что при уменьшении шага масштабируемости процесса можно значительно увеличить количество транзисторов на одном кристалле. Большее количество транзисторов, входящих в состав процессора, позволяет усовершенствовать архитектуру процессора с целью достижения еще большей производительности. Дальнейшее развитие масштабирования приведено на графике (рис.1).

Рис.1. График масштабирования длины затвора.

Рассмотрим далее более подробно дальнейшее развитие процессоров Intel Pentium.

Первые МП Pentium II появились в мае 1997 г. Эти модели имели тактовую частоту 233 MГц и 300 MГц и производились по 0.35 мкм-технологии.

Следующие модели МП Pentium II с частотой 333 MГц появились в продаже в январе 1998 г.; они содержали уже 7.5 млн. транзисторов и изготавливались по 0.25 мкмтехнологии. В апреле того же года появились версии МП с тактовыми частотами 350 MГц и 400 MГц, а августе - 450 MГц. Все вышеперечисленные модификации МП Pentium II имели кэш второго уровня объемом 512Кб, которая работала на половинной частоте ядра МП. В производстве микропроцессоров Intel® Celeron и Pentium® II для формирования карманов МОП-транзсторов разного типа проводимости (рис. 2) использовался фосфор и бор. Изоляцию между карманами выполнялась мелкими канавками, стенки которых окислялись, а внутренность заполнялась поликремнием. Эта технология изоляции стала доминирующей в МОП СБИС, выполненных по 0.25 мкм-технологии. Она сменила, используемую до этого, изоляцию методом локального окисления кремния (LOCOS).

Рис.2. Комплиментарная пара транзисторов, использованная в 0,25-мкм Интернет-лекция в рамках научной школы Третьей конференции молодых ученых.

Скачано с http://faculty.ifmo.ru/csd 8 техпроцессе при производстве микропроцессоров Intel® Celeron и Pentium® II В феврале 1999 г появились первые модели МП Pentium III с тактовыми частотами 450, 500, 550 и 600 MГц, частотой системной шины 100 MГц и размером кэш второго уровня 512 Кб.

Эти процессоры выполнялись также по 0.25 мкм-технологическому процессу и содержали 9.5 млн. транзисторов. С появлением процессора Pentium III Coppermine, изготавливаемого уже по 180 нм -технологии, кэш второго уровня переместилась в ядро процессора и стала работать на частоте ядра процессора.

Процессоры по 180 нм -технологии изготавливались с помощью УФ-фотолитографии с длиной волны УФ 248 нм. В качестве материала соединений использовался алюминий, а затвора – поликристаллический кремний.

Первые МП семейства Pentium 4, появившиеся на рынке в декабре 2000 г., изготавливались сначала по 180 нм -технологии, как и Pentium III Coppermine. В 2002 году компания Intel уже использовала 130 нм –технологию с минимальными горизонтальными размерами элементов 0,13 мкм, позволившую разместить на подложке существенно большее количество МОП-транзсторов. В результате, в 2000 г. началось массовое производство МП Intel Pentium 4 с тактовой частотой более 2,5 ГГц на МОП-транзисторах с длиной канала 60 нм и толщиной подзатворного окисла 1,5 нм. Материал затвора транзисторов - поликристаллический кремний с применением покрытия из дисилицида кобальта (CoSi2). На кристалле МП имеется шесть слоёв медной коммутации с подслоем дисилицида кобальта, что обеспечило увеличение плотности монтажа и оптимизацию стоимости производства. В качестве межслойного диэлектрика вместо диоксида кремния использовался оксифторид кремния (SiOF). Это позволило снизить паразитные ёмкости в цепях коммутации элементов и дополнительному повышению тактовой частоты МП.

На рис.3 приведена структура затворной композиции МОП-транзистора, а на рис.4

– структура изолированных медных слоёв коммутации в микропроцессоре, выполненном по 130 нм –технологии.

–  –  –

В 2004 году фирмой Intel Corporation была начата обкатка нового 90 нм- техпроцесса путём производства более простых, по сравнению с микропроцессорными, чипов SRAM ёмкостью 6,5 Мбайта. Ниже приводятся наиболее важные отличия 90 нм- техпроцесса от 130-нанометрового:

• 7 медных слоёв коммутации вместо 6 слоёв;

• применение для покрытия поликремния затвора слоя силицида никеля (NiSi) вместо силицида кобальта;

• толщина слоя подзатворного оксида кремния 1,2 нм вместо 1,5 нм;

• применение в качестве материала канала транзисторов «растянутого кремния»

вместо обычного монокристаллического;

• использование подложек для изготовления СБИС диаметром 300 мм вместо 250 мм;

• площадь ячейки памяти SRAM 1,15 кв. мкм вместо двух кв. мкм;

• 193-нанометровая литография вместо 248-нанометровой.

В конце 2005 года корпорация Intel объявила о внедрении в производство процессоров с новой нормой масштабирования: 65 нм-технологией. В начале 2006 года с этой нормой масштабирования ожидается выпуск процессоров 950, 940, 930 и 920, которые будут работать соответственно на тактовых частотах 3,4 ГГц, 3,2 ГГц, 3,0 ГГц и 2,8 ГГц и будут обладать 2 x 2 Мб кэша (процессоры Presler). Во второй же половине 2006 года намечается выпуск семейства чипов с ядром Conroe.

Кратко особенности 65 нм-технологии можно характеризовать следующим образом:

–  –  –

На рис.5 приведены микрофотографии структур затворной композиции и МОПтранзистора, сформированных при проведении техпроцесса с использованием 65 нм масштабирования. Структура восьми слоёв изолированных медных соединений на поверхности микропроцессорного чипа приведена на рис.6.

–  –  –

Целесообразно сделать некоторые комментарии к особенностям 65-нм техпроцесса, хотя многие технологические решения не раскрываются фирмой.

- Введение дополнительного восьмого металлического (медного) слоя, обеспечило дальнейшие увеличение плотности контактов и позволило сократить длину отдельных шин коммутации. Это привело к увеличению скорости распространения электрических сигналов.

-Отмечено, что хотя low-k диэлектрик был применён уже в 90-нм техпроцессе, в настоящем техпроцессе технология его изготовления была улучшена. В результате этого применение подобного материала в сочетании с новой восьмиуровневой медной коммутацией элементов привело к дальнейшему снижению емкости межслойной изоляции. Это, в свою очередь, обеспечило снижение мощности, рассеиваемой на межтранзисторных соединениях.

- Переход на использование силицида никеля (NiSi) в качестве единого материала для изготовления как затворного покрытия, так и покрытия истока и стока транзистора, обеспечил снижение электрического сопротивления последних и дополнительное снижение потребляемой мощности.

Интернет-лекция в рамках научной школы Третьей конференции молодых ученых.

Скачано с http://faculty.ifmo.ru/csd 11 Наконец, следует более подробно остановиться на использовании «напряжённого»

кремния для повышения подвижности носителей в каналах комплементарных МОПтранзсторов. По заявлению сотрудников корпорации Intel, появившаяся в 90-нм технологическом процессе технология напряжённого кремния обрела в 65-нм техпроцессе свою усовершенствованную версию. По-видимому, сущность усовершенствования технологии заключается в следующем. На легированные соответствующими примесями области кремния в местах формирования каналов МОПтранзсторов с помощью ионно-лучевой эпитаксии локально наносится слой SiGe толщиной до 10 нм. Затем на поверхность слоя SiGe наращивается эпитаксиальный слой чистого кремния толщиной 4 нм. Путём термического окисления верхней части плёнки Si в сухом кислороде формируют подзатворный слой SiO2 толщиной 1,2 нм.

Вследствие того, что постоянная кристаллической решётки SiGe больше чем у Si, слой кремния испытывает механическое растягивающее усилие по двум координатам.

Было обнаружено, что подвижность носителей в этом напряжённом слое кремния выше, чем в обычном. Например, если содержание Ge в слое SiGe составляет 30%, то подвижность электронов в напряжённом слое кремния n-канального МОП-транзистора увеличивается примерно на 80%. Что касается подвижности дырок в р-канальных МОПтранзисторах, то здесь структурная композиция канала работает следующим образом.

Между Si и SiGe образуется гетеропереход, который представляет собой потенциальную яму для дырок. Концентрация дырок в ней оказывается больше, чем на границе раздела Si-SiO2. Поэтому ток канала обеспечивается током дырок в SiGe, где их подвижность выше.

Хочется особо отметить, что механические напряжения в структурах полупроводниковых интегральных схем всегда относили к дефектам структуры и всячески старались если не исключить полность, то, во всяком случае, максимально снизить. Здесь же «дефект структуры» используется для улучшения электрофизических свойств структуры. Согласно данным корпорации Intel, применение «напряжённого»

кремния обеспечило 30-процентное увеличение частоты переключения транзисторов без увеличения их тепловыделения.

По мнению специалистов корпорации Intel до 2015 года и далее развитие производственной КMOП-технологии будет продолжаться такими же темпами, как и сейчас. Появление новых материалов и новых структур позволит увеличить быстродействие, поддерживать на текущем уровне или даже сокращать энергопотребление, а также уменьшать размеры устройств. В результате на одном кристалле можно будет интегрировать миллиарды транзисторов. Приведённый здесь прогноз в целом совпадает с прогнозами других учёных.

Так, например, по оценке Лауреата Нобелевской Премии академика Ж.И.

Алферова, в течение первых 25-30 лет 21-го столетия преобладающей элементной базой для ЭВМ будут интегральные микросхемы, основанные на известных в настоящее время принципах конструирования. Это мнение он высказал в октябре 2002 года в докладе, которым открывался цикл лекций в Учебном Центре при Государственном Техническом Университете Санкт-Петербурга. Изложенные выше тенденции развития КМОП БИС указывают на то что к настоящему времени далеко не исчерпаны возможности повышения степени интеграции таких микросхем.

Интернет-лекция в рамках научной школы Третьей конференции молодых ученых.

Скачано с http://faculty.ifmo.ru/csd 12 Однако, главным направлением развития электроники в 21 веке будет наноэлектроника. Этот термин определяет не столько размеры элементов электронного устройства, сколько идеологию построения наноэлектронного устройства. Здесь предполагается использование новых материалов и новых принципов конструирования и технологии изделий. При переходе размеров в нанометровую область начинают сказываться квантово-механические эффекты на межфазных границах материалов. При этом фундаментальной проблемой материаловедения для наноэлектроники является понимание механизмов процессов формирования границ фаз в композитных материалах и разработка методов манипулирования как кинетикой образования композитов, так и расположением границ фаз в композитном материале.

Наноэлектроника - это такое направление электронной техники, которое обеспечивает сверхвысокие быстродействие и плотность элементов при сверхмалом потреблении мощности. Предполагается обеспечить емкость памяти 1010 - 1012 бит/см2 и время считывания порядка 1011 - 1012 с при линейных размерах элемента 1,0 - 10 нм. На основе композитных материалов, составной частью которых являются квантовые точки (КТ), квантовые нити (КН), нанокластеры, нанокристаллы, созданы одноэлектронные туннельные приборы и приборы - некоторое подобие МОП транзисторов. Делаются попытки создать с использованием нанокластеров кремния одноэлектронные запоминающие устройства с гегабитным объемом памяти, которые могли бы быть интегрированы с КМОП-структурами.

Однако работы по созданию изделий наноэлектронной техники находятся в начальной стадии. Для успешного решения практических задач по созданию устройств интегральной наноэлектроники необходим широкий фронт фундаментальных исследований по разработке новых нанокомпозитных материалов, на основе которых могут быть созданы такие устройства. Нужна теоретически обоснованная методика конструирования изделий наноэлектроники на основе новых композитных материалов.

–  –  –



 

Похожие работы:

«КЪЫРЫМ ДЖУМХУРИЕТИ АДМІНІСТРАЦІЯ АДМИНИСТРАЦИЯ САКЪ БОЛЮГИНИНЬ САКСЬКОГО РАЙОНУ САКСКОГО РАЙОНА ИДАРЕСИ РЕСПУБЛІКИ КРИМ РЕСПУБЛИКИ КРЫМ ПОСТАНОВЛЕНИЕ от 03.07.2015 №198 г.Саки Об утверждении административного регламента предоставления муниципальной услуги «Организация бесплатной перевозки обучающихся до образовательных школ и обратно» В соответствии с Федеральным законом от 27 июля 2010 года № 210-ФЗ «Об организации предоставления государственных и муниципальных услуг», постановлением...»

«Организация Объединенных Наций A/HRC/28/7 Генеральная Ассамблея Distr.: General 17 December 2014 Russian Original: English Совет по правам человека Двадцать восьмая сессия Пункт 6 повестки дня Универсальный периодический обзор Доклад Рабочей группы по универсальному периодическому обзору* Многонациональное Государство Боливия * Приложение к настоящему докладу распространяется в том виде, в котором оно было получено. GE.14-24581 (R) 230115 260115 *1424581* A/HRC/28/7 Содержание Пункты Стр....»

«Некоммерческое партнерство «Национальное научное общество инфекционистов» КЛИНИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ОПОЯСЫВАЮЩИЙ ЛИШАЙ [herpes zoster] У ВЗРОСЛЫХ Утверждены решением Пленума правления Национального научного общества инфекционистов 30 октября 2014 года «Опоясывающий лишай (herpes zoster) у взрослых» Клинические рекомендации Рассмотрены и рекомендованы к утверждению Профильной комиссией по инфекционным болезням Минздрава России на заседании 25 марта года. Члены Профильной комиссии: Шестакова И.В....»

«10. Проблема прилагательного в японском языке.11. Тон, ударение и интонация в японском языке.12. Числительное в японском языке.13. Классификация глаголов в японском языке. Спряжение глаголов.14. Грамматические особенности мужской и женской речи в японском языке.15. Модальность в японском языке.16. Служебные слова, их классы и синтаксические функции.17. Вакамоного особенности молодежного японского языка. 18. Наречия в системе частей речи в современном японском языке. 19. Классификация частей...»

«Итоговый документ публичных слушаний Одинцовского муниципального района Публичные слушания назначены решением Совета депутатов Одинцовского муниципального района от 13 марта 2015 года № 5/3.Тема публичных слушаний: Отчет об исполнении бюджета Одинцовского муниципального района за 2014 год Дата проведения: 03 апреля 2015 года. №вопВопросы, вынесенные на обсуждение Автор рекомендации роса Доклад по отчету об исполнении бюджета Одинцовского муниципального района за 2014 год Объем...»

«CUDA АЛЬМАНАХ ® НОЯБРЬ 2015 СОДЕРЖАНИЕ НОВОСТИ NVIDIA CUDA NVIDIA CUDA теперь и Вконтакте! 3 Новые специализированные ускорители NVIDIA ускоряют алгоритмы машинного обучения для дата-центров Интернет-компаний 3 Графические процессоры помогают в исследовании изменчивых ретровирусов и связанных с ними заболеваний 5 Приложение VASP с ускорением на GPU улучшает процесс разработки во многих отраслях 7 TOP500 новый всплеск использования ускорителей в ведущих суперкомпьютерах мира 8 ВЕБИНАРЫ НА...»

«Белгородская государственная универсальная научная библиотека Научно-методический отдел БИБЛИОТЕЧНАЯ ЖИЗНЬ БЕЛГОРОДЧИНЫ Вып. I–II (53–54) Белгород ББК 78. Б Редакционный совет: Н. П. Рожкова, Е. С. Бочарникова, С. А. Бражникова, О. С. Иващенко, И. Д. Баженова, М. Е. Шеховская, И. В. Медведева, Т. М. Догадина, И. А. Егорова Ответственный за выпуск С. А. Бражникова Б 59 Библиотечная жизнь Белгородчины : информ.-метод. cб. Вып. I–II (53–54) / Белгор. гос. универс. науч. б-ка ; ред.-сост. И. А....»

«НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ БЕЛОРУССКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА 3, 2011 Главный редактор В.Г. РУДЬ Редакционная коллегия серии: В.М. АНИЩИК (ответственный редактор), С.В. АБЛАМЕЙКО, В.Г. БАРЫШЕВСКИЙ, Б.И. БЕЛЯЕВ, В.В. БЕНЯШ-КРИВЕЦ (зам. ответственного редактора), Е.С. ВОРОПАЙ (ответственный секретарь), В.И. ГРОМАК, М.А. ЖУРАВКОВ, А.И. КАЛИНИН, Ф.Ф. КОМАРОВ, В.И. КОРЗЮК, В.В. КРАСНОПРОШИН, П.Д. КУХАРЧИК, П.В. КУЧИНСКИЙ, П.А. МАНДРИК, С.А. МАСКЕВИЧ, Д.Г. МЕДВЕДЕВ, С.Г. МУЛЯРЧИК, Е.А. РОВБА, А.Л....»

«Федеральное агентство лесного хозяйства ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «РОСЛЕСИНФОРГ» СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ИНВЕНТАРИЗАЦИИ ЛЕСОВ (Филиал ФГБУ «Рослесинфорг» «Севзаплеспроект») ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ РЕГЛАМЕНТ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО ЛЕСНИЧЕСТВА ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ Директор филиала Д.В. Баранов Руководитель работ Н.П. Полыскин Санкт-Петербург СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ Глава 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 1.1 Краткая характеристика лесничества 1.2 Виды разрешенного использования лесов Глава...»

«ООО «НИЭП» Материалы по оценке воздействия на окружающую среду намечаемой деятельности по реализации проекта «Сооружение регуляторов уровня на каналах водоемов В-10 и В-11 в створах плотин П-10 и П-11» г. Челябинск, 2012 г.СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 4 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 1.1 ЗАКАЗЧИК ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 5 1.2 НАЗВАНИЕ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПЛАНИРУЕМОЕ МЕСТО ЕГО РЕЛИЗАЦИИ 5 1.3 ХАРАКТЕРИСТИКА ТИПА ОБОСНОВЫВАЮЩЕЙ ДОКУМЕНТАЦИИ 2 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА ПО ОБОСНОВЫВАЮЩЕЙ ДОКУМЕНТАЦИИ 6 3 ЦЕЛЬ И ПОТРЕБНОСТЬ...»

«Тверская область К О Н Т РО Л Ь Н О -С Ч Е Т Н А Я П АЛ АТА К А Ш И Н С К О Г О РА Й О Н А 171640,Тверская обл., г.Кашин, ул.Карла Маркса, д. 1/18, тел./ факс (48234)2-25-43 ОТЧЕТ о деятельности К онтрольно-счетной палаты К аш инского района в 2014 году Раздел I. Вводны е полож ения Настоящий отчет о деятельности Контрольно-счетной палаты Кашинского района в 2014 году (далее отчет, КСП) представляется Собранию депутатов Кашинского района Тверской области в соответствии с частью 2 статьи 19...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АРХИВНОЕ АГЕНТСТВО ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ДОКУМЕНТОВЕДЕНИЯ И АРХИВНОГО ДЕЛА (ВНИИДАД) Состояние и развитие архивного дела в странах СНГ в 1999 – 2010 гг. Аналитический обзор Москва – 2012 СОДЕРЖАНИЕ Раздел I. Аналитический обзор о развитии архивного дела в Азербайджанской Республике в 1999 – 2010 гг.3-38 Раздел II. Аналитический обзор о развитии архивного дела в Республике Армения в 1999 – 2010 гг.39-82 Раздел III. Аналитический обзор о развитии архивного...»

«Система Менеджмента Качества Шифр документа: Стр. 1 РАБОТА СО ШКОЛАМИ, СМК.СТО.7.2-15-007-2015 РЕКЛАМА Подразделение Адрес: Управление качеством и связями с http://smk.nsawt.ru/security/stp/rshr.pdf производством УТВЕРЖДАЮ Ректор Т.И. Зайко 01 июня 2015 г. РАБОТА СО ШКОЛАМИ, РЕКЛАМА СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ Настоящий стандарт не подлежит воспроизведению, полному или частичному, без письменного разрешения Ректора университета Система Менеджмента Качества Шифр документа: Стр. 2 РАБОТА СО ШКОЛАМИ,...»

«CMW/C/TJK/1 Организация Объединенных Наций Международная Конвенция Distr.: General о защите прав всех трудящихся30 December 2010 Russian мигрантов и членов их семей Original: English Комитет по защите прав всех трудящихсямигрантов и членов их семей Рассмотрение докладов, представленных государствами-участниками в соответствии со статьей 74 Конвенции Первоначальные доклады государств-участников, подлежавшие представлению в 2004 году Таджикистан* [3 декабря 2010 года] * В соответствии с...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Иркутский государственный университет» ВОСЬМЫЕ БАЙКАЛЬСКИЕ МЕЖДУНАРОДНЫЕ СОЦИАЛЬНО-ГУМАНИТАРНЫЕ ЧТЕНИЯ В двух томах Том 1 МАТЕРИАЛЫ УДК 009(063) ББК 94л0 В7 Печатается в соответствии с планом научно-исследовательских работ ИГУ Р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я: А. В. Аргучинцев (гл. ред.), Ю. А. Зуляр (науч. ред.), Л. М. Корытный,...»

«1. Цели и задачи дисциплины: Цель дисциплины формирование у студентов навыков диагностики, профилактики и лечения кожных и венерических заболеваний, оказания первой врачебной помощи при неотложных состояниях на догоспитальном уровне.Задачами дисциплины являются: научить студентов выполнять мероприятия по формированию мотивированного отношения населения к сохранению и укреплению своего здоровья и здоровья окружающих в условиях напряженной эпидемической ситуации по заразным кожным и венерическим...»

«Уполномоченный по защите прав предпринимателей в Республике Башкортостан Доклад о соблюдении прав и законных интересов субъектов предпринимательской деятельности в Республике Башкортостан в 2014 году Уфа Содержание: с.3 8 ВВЕДЕНИЕ с.9 I. ИНСТИТУТ. Информация об институте Уполномоченного при Президенте Российской Федерации по защите прав предпринимателей Формирование института Уполномоченного по защите прав с.10 4 1. предпринимателей в Республике Башкортостан Цели и задачи регионального...»

«Российско-американские отношения на постсоветском пространстве Как преодолеть игру с нулевой суммой? Михаил Троицкий, СаМуэль Чарап ДоКлаДы Рабочей гРуппы по буДущему РоссийсКо-амеРиКансКих отношений ВыпусК 1 сентябРь 2011 г. us-russiafuture.org WORKING GROUP ON THE FUTURE OF U.S. RUSSIA RELATIONS РАБОЧАЯ ГРУППА ПО БУДУЩЕМУ РОССИЙСКОАМЕРИКАНСКИХ ОТНОШЕНИЙ Российско-американские отношения на постсоветском пространстве. Как преодолеть игру с нулевой суммой? Михаил Троицкий, СаМуэль Чарап ДоКлаДы...»

«Д.А.Зайцев Доклад по результатам исследования степени подготовленности стран к внедрению системы КНП в деятельность ВОФК 8 заседание Экспертной группы по ключевым национальным показателям при Совете руководителей ВОФК государств-участников СНГ 27 мая 2015 года, г. Худжанд, Республика Таджикистан Я хотел бы сообщить о результатах Опроса по оценке степени подготовленности стран к использованию систем КНП в деятельности ВОФК, проведенного в 2014 году среди членов Рабочей группы ИНТОСАИ по ключевым...»

«Сравнительная оценка успеваемости выпускников латышских классов и классов с частичным обучением на русском языке по результатам централизованных экзаменов Владимир Бузаев, Сопредседатель Латвийского комитета по правам человека Рига Март 201 Оглавление 1. Введение 2. Актуальность исследования 3. Характеристика исходных данных 3.1. Основные исходные файлы 3.2. Обязательные экзамены 4. Методика исследований 4.1. Вычисляемые параметры 4.1.1. Средний балл 4.1.2. Уровень сдачи предмета и средняя...»








 
2016 www.nauka.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Книги, издания, публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.