Кремний, как основу основ микроэлектронных технологий, "хоронили" уже много раз. Однако он по-прежнему "живее всех живых". Сильны его конкуренты - арсенид галлия и алмаз. Они способны работать на более высоких частотах и при более высоких температурах, чем кремний. Зато в отношении технологичности и дешевизны кремний вне конкуренции, и эти его преимущества только усиливаются с течением времени. Помнится, лет 15 назад один из крупнейших экспертов по арсениду галлия писал о своем любимце так: "Это - полупроводниковый материал будущего. Но оно наступит не скоро". Пока не наступило. Что, впрочем, не умаляет достоинств конкурентов кремния. Поговорим, например, об алмазе. Данная форма чистого углерода - замечательный материал. Все знают, что алмаз - самый твердый, но это не имеет значения для микроэлектроники. Зато для нее важно, что чистый алмаз - один из лучших изоляторов, в отличие от кремния, который даже в чистом виде является полупроводником. Как изолятор, алмаз характеризуется чрезвычайно высокой сопротивляемостью электрическому пробою, и потому на его основе можно изготавливать более миниатюрные электронные устройства, чем по кремниевой технологии. При легировании бором, азотом или фосфором алмаз превращается в отличный полупроводник с такой высокой подвижностью зарядов, какая кремнию "и не снилась". Следовательно, на основе алмаза можно делать очень высокочастотные устройства. Современные чипы неизбежно и сильно греются, однако кремниевая микроэлектроника теряет работоспособность при перегреве выше 150 градусов, и ее приходится бережно охлаждать. Алмазный чип, напротив, работает даже при 500 градусах. Кремний относительно плохо проводит тепло, поэтому кремниевый чип греется неравномерно, вследствие чего деформируется и может растрескаться. Для алмаза и это не проблема, ведь он - абсолютный чемпион по теплопроводности.

Во многих отношениях алмаз хорош и даже уникален. Увы, делать микросхемы из алмаза далеко не так просто и дешево, как из кремния, иначе бы мы давно работали за "алмазными" компьютерами. Трудности возникают уже на первом технологическом этапе, когда нужно создать достаточно широкую, очень гладкую и относительно свободную от дефектов кристаллической решетки алмазную поверхность. Слишком дорогим удовольствием было бы распилить на пластины алмаз ювелирного качества. Поэтому нужно вырастить алмазную пленку на гладкой подложке из какого-либо дешевого и технологичного материала, и по ряду соображений этим материалом должен быть кремний. (Парадокс: кремний помогает своему конкуренту.) Технология выращивания алмазных пленок на поверхностях других материалов, называемая "химическим осаждением из паровой фазы", была разработана в конце 60-х годов в СССР и США, а затем ее усовершенствовали в Японии в начале 80-х годов. Созданные по этой технологии алмазные пленки очень хороши в качестве износоустойчивых покрытий для режущих инструментов и деталей машин, но малопригодны для микроэлектроники: под микроскопом они похожи на грубую наждачную бумагу, на мозаику крошечных кристаллических зерен, спаянных между собой. Говоря другим языком, в таких пленках слишком много дефектов кристаллической решетки, каковыми являются поверхности соприкосновения соседних алмазных зернышек. До этого года все попытки вырастить качественную алмазную пленку на кремниевой подложке терпели неудачу. И вот, 4-го октября, четыре физика из университета г. Эрлангена (Германия) опубликовали в журнале "Applied Physics Letters" (том 75, стр. 2094-2096) статью, в которой описывают свою методику выращивания хороших алмазных пленок на кремнии. В общем, "ларчик просто открывался": пленка осаждается из углеродного пара в два этапа. На первом этапе образование пара углерода ведется методом микроволнового разогрева. Это позволяет создать на подложке тонкую пленку, в которой все кристаллы алмаза имеют одинаковую ориентацию. Затем, на втором этапе, углеродный пар генерируется методом горячей нити, чем обеспечивается равномерное наращивание алмазной пленки по толщине с сохранением правильной кристаллической структуры. Авторы новой технологии утверждают, что их изобретение вызовет быстрый прогресс "алмазной" микроэлектроники. Пожелаем им успехов. Но не будем наивно забывать, что кремний "хоронили" уже много раз.

Иван ЖИЛИН,
sci@au.ru