Жидкий кремний: новая перспектива микроэлектроники

Наука
, Текст: Александр Левашов
Технология получения «жидкого» (аморфного) кремния, разработанная японскими учеными, позволят использовать для создания электронных схем струйные принтеры, что откроет перспективу как появления принципиально новых классов продуктов, так и удешевления уже существующих.

В поисках решения сложившейся проблемы ученые решили использовать чувствительность циклопентазилина к ультрафиолетовому излучению. Облучая вещество, ученые обнаружили атомные кольца, которые преобразовывались в длинные молекулярные цепи. Эти цепи придавали веществу свойства вязкого масла или твердого вещества, а также намного меньше подвергались испарению. «Полученный в результате полисилан (polysilane) был известен довольно давно, - говорит Фурусава. - Однако в большинстве случаев он игнорировался учеными, полагавшими, что его невозможно очистить».

Тем не менее, после экспериментов с облучением ученым удалось создать раствор, который при дальнейшей обработке и нагревании можно преобразовать в чистую аморфную кремниевую пленку.

Сам по себе аморфный кремний не может служить основой для полноценной замены микросхемам на кристаллическом кремнии – по своим полупроводниковым характеристикам он занимает промежуточное положение между органическими материалами с низкими характеристиками и высококачественным кристаллическим кремнием. Однако японским ученым удалось существенно улучшить его качество.

Эксперименты по очистке нового материала с помощью лазерного излучения позволили получить жидкий материал со свойствами кристаллического кремния, который являлся первичным продуктом для производства кремниевой пленки высокого качества с использованием процесса химического синтеза.

По словам Фурусавы, вещество не требует высокотемпературной металлургической очистки, однако производство пленки без осложнений не обходится - требуется дальнейшая очистка с целью получения устойчивой структуры в течение всего производственного процесса. Кроме того, необходимо соблюдать ряд мер предосторожности с целью предотвращения попадания кислорода.

Наряду с относительно невысокой стоимостью производства жидкого кремния, вещество пригодно для нанесения посредством печатной технологии, которая получила название «micro-liquid process». Прямое нанесение вещества с помощью струй не требует использования литографии или других дорогостоящих процессов формирования транзисторов, применяемых в традиционном производстве. Сокращается количество технологических операций и сокращается их общая продолжительность, исчезает необходимость в дополнительном оборудовании. Сокращается производственная площадь.