Максвелл может сменить Ома в СБИС

Быстродействие сверхбольших интегральных схем (СБИС) ограничивается не только временем переключения транзисторов, но и скоростью прохождения сигнала по металлическим межсоединениям (пленочным проводам). В этом смысле всякая СБИС похожа на РАО ЕС в миниатюре, только председателями правления там работают Ом и Максвелл. К сожалению, всякий провод обладает сопротивлением, да еще и емкостью. А так как любую емкость невозможно зарядить мгновенно, то распространение импульсного сигнала по межсоединениям происходит с неизбежной задержкой. Чаще всего она-то все и портит. Кардинальное решение проблемы видится в замене проводной связи между элементами на фотонную (у фотонов и скорость — дальше некуда, и сквозь друг друга они проходят почти без помех). Но для ее реализации необходимо на том же кристалле разместить и источник, и приемник излучения и, если последний легко реализуется в кремнии, то с кремниевыми источниками пока дела обстоят не так хорошо. Хотя, если вы следите за сообщениями ПерсТ'а, светящийся кремний уже перестал быть экзотикой.

Однако, не сдает свои позиции и признанный оптоэлектронный материал —А3В5, который хорошо вписывается в новую технологию, определяемую аббревиатурой "Э-на-Э" ("Эпитаксия на Электронике", английский вариант — "E-o-E", Epitaxy-on-Electronics). Суть ее в том, что на почтиготовойинтегральной схеме в нужных местах посредством низкотемпературной эпитаксии создаются источники и приемники излучения. Автором названия и активным разработчиком идеи является профессор Массачусетского технологического института Клифтон Фонстэд (мл.). Он не только придумал, но и реализовал идею в совместной работе с сингапурскими исследователями [1]. Им удалось вырастить высококачественные гетероструктурыGaAs-AlGaAsна дне глубокого колодца, вытравленного в модельном многослойном диэлектрическом покрытии (6 парSi₃N₄— 100нм +SiO₂-300нм) на подложкеGaAs(100). Ключевым элементом всей процедуры является зачистка дна колодца перед эпитаксией с помощью атомарного водорода (температура подложки 450° С, время обработки 20мин., давление в камере 10-6Торр., температура крекера 2000° С). Методом атомно-силовой микроскопии установлено, что после такой обработки поверхность на дне колодца является атомно-гладкой: среднеквадратичная шероховатость составляет всего 0.252нм (для справки, длина межатомной связиGa-Asравна 0.244нм). Три квантовые ямы изGaAsтолщиной 3, 5 и 10нм с обкладками изAl_0.3Ga_0.7Asвыращивались методом молекулярно-лучевой эпитаксии при 500° С. В спектре люминесценции (при 4К) наблюдали три пика с энергиями 1.535, 1.580 и 1.632эВ и шириной 2.5 и 14мэВ, соответственно. При использованиистандартнойпроцедуры предэпитаксиальной обработки (удаление оксида прогревом при 580° С) результаты были гораздо хуже: шероховатость в 5 раз больше, а пики люминесценции сдвинуты в длинноволновую область и сильно уширены. Похоже, что "Эпитаксия на Электронике" начинает превращаться в нечто осязаемое.

Thin Solid Films, 2002, 402, issues 1-2, pp.43-48
ПЕРСТ