Работы. Мемуар

Ускоритель я посмотрел. Внушительное зрелище. Конечно, современные ускорители (которых я не видел) гораздо больше, но и этот подвальный впечатляет. За металлической сеткой с запрещающими табличками закуток, там стоит металлический прямоугольный ящик со скруглёнными углами и рёбрами на четырёх высоких ногах, состоящих из набора стеклянных чечевицеобразных дисков, какие можно видеть на высоковольтных линиях электропередач. Накопитель заряда. Ещё бы его не изолировать, он по напряжению практически та самая ЛЭП-500, про строителей которой советская песня. «А в тайге горизонты синие. / ЛЭП-500 не простая линия. / И пускай тот, кто не был в Лэпии, / Завидует нам!», так, кажется, она кончалась. Помнится, там ещё был жуткий образ «Нет невест у ребят отчаянных. / Только в песнях порой встречаем их. / Проводов голубыми пальцами / Мы, девчата, тянемся к вам…» Даже если понять, как надо, что мы здесь не девчата, и к вам не к строителям ЛЭП-500, все равно противоречит другим романтическим песням про тех самых девчат, отправившихся в тайгу. «Девчонке снится паренёк с физмата. / И вальс-бостон на клубном пятачке. / И пахнет гарью суп из концентрата. / И бигуди забыты в рюкзаке». Для рифмы было бы лучше «в рюкзачке», но назвать рюкзачище геолога рюкзачком сочинитель постыдился. И клубный пятачок назвать пятаком было бы смешно. «Скажи, кабан Полтинник заходил» – это поросёнок Пятачок в анекдоте на тему Винни-Пуха. Стихи такая своевольная материя… Новелла Матвеева придумала, видимо, что в плащах-палатках наших мы похожи на монашек, а потом испугалась обидеть героев и заменила на монахов. Ну вот, а накопитель заряда подаёт напряжение в сотни киловольт на ионную пушку, имеющую вид здоровенной трубы, действительно внешне похожей на пушку, в отличие от той электронной и ионной пушек, что в Оже-спектрометре, да и в обычном кинескопе. Впрочем, теперь уже не обычном, их заменили плоские мониторы. Между прочим, очень неудобно для кошек. Так они всегда устраивались на тёплом кубе компьютерного монитора, у него на верхней крышке щели охлаждения, так что от него тепло. А на плоском мониторе не удержишься. Да он и не такой тёплый. У каждого плюса свой минус.

Скрытый диэлектрический слой и всесилие охраны

Наверное, надо рассказать замысел всего этого. При изготовлении микросхем на кремнии используется слой примерно микронной толщины, однако пластины кремния имеют толщину 300 мкм. Вроде, бывают и 100 мкм, но с ними трудно обращаться, легко сломать. Пластина из-за требуемой прочности на два – два с половиной порядка толще собственно микросхемы. Но для микросхемы этот лишний объём не безразличен. Он создаёт паразитную ёмкость и уменьшает возможную частоту, с которой сможет работать микросхема. А это, понятно, очень существенный параметр, для компьютера, например. Метод борьбы с влиянием подложки заключается в том, что создаётся изолирующий слой между микросхемой и остальным объемом пластины. По-английски этот диэлектрический слой называется «погребённый», buried, а по-русски – скрытый. Точнее, сперва создаётся изолирующий слой, а потом выращивается/вытравливается микросхема.

Одним из методов (не единственным) создания такого слоя является имплантация ионов кислорода с достаточно большой энергией и очень большой дозой. Потом при отжиге они образуют слой оксида кремния SiO₂. Отжиг нужно применять в любом случае, чтобы кристалл кремния восстановил структуру, нарушенную пролетавшими при имплантации через верхний слой ионами. Как вариант, можно использовать ионы азота и получать слой нитрида кремния Si₃N₄.

У каждого из этих вариантов – свои недостатки. Кислород крайне плохо диффундирует в SiO₂. При больших дозах имплантации он неизбежно попадает в уже образовавшийся оксид и, накапливаясь, образует пузырьки газа с большим давлением. Ещё бы, они ведь возникают, раздвинув твёрдый материал! Пузырьки создают большие механические напряжения. Вплоть до того, что весь верхний слой пластины буквально взрывается, превращаясь в порошок. Ну, это крайний случай, но напряжения в любом случае вредны. Пластина изгибается, затрудняя фокусировку для фотолитографии при изготовлении микросхем, развиваются дислокации, ухудшая свойства полупроводника, и т.п. У нитрида такого недостатка нет, азот имеет в нитриде кремния большой коэффициент диффузии. Но у него другой недостаток. В то время как оксид кремния остаётся аморфным, нитрид легко кристаллизуется. Собираясь в кристаллы, он оставляет в изолирующем слое участки кремния, которые портят изолирующий свойства слоя.