Трехслойная система — базовая структура микроэлектроники

Структуры «металл—диэлектрик—полупроводник» упоминаются нами настолько часто, что читатель уже понял: эта структура, и современная интегральная электроника неразрывно связаны. Без этих систем невозможно изготовить не только интегральную схему, но и очень многие современные дискретные полупроводниковые приборы.

В частности, слой диэлектрика нужен и для предотвращения попадания в полупроводник нежелательных веществ при изготовлении прибора и в процессе его эксплуатации, и в качестве изолятора при приложении электрического поля к полупроводнику, и как запоминающая среда, и как среда с очень точно регулируемой способностью пропускать носители заряда при определенных условиях.

Очень перспективным направлением развития технологии интегральной электроники является создание приборных структур со встроенными геттерными областями различных типов. Такие области при их правильном изготовлении будут поглощать, и связывать нежелательные дефекты и примеси не только в процессе изготовления микросхем, но и в процессе их эксплуатации в экстремальных условиях (например, при перегрузке, появлении ионизирующих излучений), «залечат» образовавшиеся дефекты и предотвратят выход прибора из строя. К созданию такой «иммунной системы» интегральных схем ученые уже приступили, однако ее реализация (в особенности для пекремниевых технологий) — дело будущего, а пока можно лишь с уверенностью утверждать, что большинство из создаваемых геттерных областей должно располагаться в приповерхностной области полупроводника, т. е. именно там, где создаются полупроводниковые приборы, где вероятность возникновения дефектов и появления загрязнений максимальна,

Каковы же пределы микроминиатюризации в интегральной электронике? Ведь усовершенствование технологий, разработка новых физических принципов работы приборов, как и всякая отрасль знания, не имеют предела своего развития. Значит ли это, что можно до бесконечности увеличивать степень интеграции микросхем, уменьшая размеры их элементов? Нет, ибо вступают в действие законы, ограничивающие этот рост.

Любое кристаллическое твердое тело образовано атомами, располагающимися в узлах кристаллической решетки. Очевидно, что создавать в кристалле элемент с размерами, меньшими расстояния между атомами решетки, в принципе невозможно. Это расстояние, равное для кремния 5,4.3-10-4 мкм, и определяет абсолютный предел миниатюризации элементов интегральных схем.