Техника - молодёжи 1985-06, страница 21

попытаться улучшить параметры работы компьютеров третьего и последующего поколений.

«УПРЯМЫЙ» АРСЕНИД И УПРЯМЫЙ ОВЧИННИКОВ

С арсенидом галлия — GaAs — у младшего научного сотрудника Московского института стали и сплавов Валерия Овчинникова отношения давние и, можно оказать, «натянутые». Если подсчитать, сколько проведено экспериментов по отработке технологии изготовления полевых транзисторов из этого соединения, то цифра, наверное, превысит несколько сотен. Цель стоила усилий, времени — расчеты специалистов показали, что быстродействие компьютера можно повысить в 10 раз при замене кремниевых транзисторов на арсенид-галлиевые. Но цель оказалась на редкость труднодостижимой.

Овчинникову нужно было выполнить всего четыре операции. Нанести на изолирующую подложку слой кристаллического полупроводника с хорошей проводимостью. Поверх него смонтировать две контактные площадки из металла — электроды транзистора. И, нарастив на промежуток между ними тонкий слой изолятора, опять же с кристаллической структурой, укрепить поверх него еще одну контактную площадку — управляющий электрод. Эта технология хорошо отработана для кремниевых транзисторов, а вот для арсе-нид-галлиевых...

Во-первых — подложка. Сама она участия в работе транзистора не принимает, но от нее зависит очень многое. Подложка, например, словно бы навязывает растущему на ней кристаллу свою атомную структуру, подобно тому, как «зародыш» снежинки определяет своеобразность ее узора. Если, скажем, межатомные расстояния подложки и полупроводника различны, то полупроводник начнет подстраиваться под структуру подложки. В атомной решетке пдлу-проводника возникают дефекты.

Этот вопрос решился довольно просто: в качестве изолирующей подложки Овчинников использовал тот же арсенид галлия, электрофизические свойства которого (в зависимости от структуры) могут меняться в довольно значительном диапазоне, и взял образец с таким распределением удельного электрического сопротивления, что, с одной стороны, он почти изолятор, с другой — полупроводник. А вот дальше дело застопорилось.

Получение качественных изоляторов — проблема непростая. Окисные пленки, которыми обычно изолируют управляющие электроды полевых транзисторов, должны иметь высокое напряжение пробоя и малую диэлектрическую проницаемость. Но, глав

2*

ное, в пленке, как и в самом полупроводнике, не должно быть дефектов. Любые нарушения атомной структуры поляризуют окисел, сообщают ему электростатический заряд. А этот заряд транзистор воспринимает как входной сигнал, даже если его и нет. У одиночного, или, как говорят специалисты, дискретного, транзистора ложный сигнал еще как-то можно скомпенсировать, но ведь в микросхеме таких транзисторов сотни тысяч! К тому же, как показали исследования, ложные заряды в изоляторе «плавают», изменяя под влиянием входных сигналов величину и даже знак. Ясно, что о качественной работе микросхемы с «заряженными» транзисторами, говорить не приходится.

ОКИСЛЕНИЕ... НО БЕЗ КИСЛОРОДА!

Такие вот «заряженные» транзисторы получал Овчинников раз за разом, пробуя нанести <на арсенид галлия окисные пленки. Для начала использовал уже известную технологию, хорошо отработанную для кремниевых транзисторов... Неудача... Но молодой ученый сумел отыскать ее причины.

Удалось установить, что арсенид галлия «отобрал» атомы кислорода у окисной пленки, вместо транзистора получился слой окиси арсенида галлия, прикрытый сверху металлическим контактом затвора.

Окисел арсенида галлия. Его неожиданное появление подсказало новый путь поисков: вместо того чтобы подсаживать «чужой» окисел, можно просто окислить сам арсенид галлия. К примеру, с помощью плазменного анодирования. t

Подробно описывать этот, сложный способ с использованием плаз-

Схема наращивания слоев кремния из жидкой фазы (Si + Sn)

На первом этапе происходит предварительный нагрев расплава (участок 1). На втором этапе проводят травление, очищающее поверхность подложки от загрязнений (у ч а с-ток 2а). затем идет процесс нара-щивания кремния (участок 26). Далее расплав остужают (участок 3).

мотрона, высокочастотных электромагнитов, многочисленных контрольных приборов смысла нет: Овчинников им не воспользовался, потому что нашел путь куда проще.

внутри электрохимической ячейки — тонкостенного стеклянного стакана с электролитом — он укрепил полупроводниковую подложку и платиновый электрод. iK подложке подключил «плюс» источника питания, к электроду — «минус». При электролизе с платиной — металлом очень стойким — ничего не случается, зато на анод оседают отрицательные ионы кислорода. Идет окисление ар-сенид-галлиевой подложки.

Чтобы получить пленку окисла требуемой величины, как показывали расчеты, нужны считанные минуты. Процесс настолько прост, что внедрение его не привело бы к дополнительным затратам на оборудование и обучение операторов. И все же метод, как говорится, не пошел. Почему?

Овчинников и тут проявил харак-

19