Микросхемы из песка, Hi-Tech

Компьюлента. 11 июня 2003 года, 12:27

Тосиюки Нохира и его коллеги из Киотского университета в Японии научились удалять кислород из оксида кремния, то есть широко распространенного в виде песка кварца.

Как известно, кремниевый компьютерный чип представляет собой структуру, одни части которой проводят электричество, а другие - нет. Размещение на кристалле диэлектрических участков достигается с помощью специального технологического процесса, в результате которого кремний преобразуется в кварц. Однако превратить кварц в кремний прямо на чипе до сих пор было абсолютно невозможно.

Это не удавалось, в том числе и потому что высококачественный материал, из которого состоят микросхемы, производится в результате очищения кремния путем плавления при температуре около 1700 градусов по Цельсию. Затем его постепенно остужают и таким образом содействуют его медленной кристаллизации.

Технология Нохиры и его коллег позволяет делать из кварца кремний значительно более простым способом. Исследователи погружают кусок кварца, например, кварцевую пластинку, в ванну с расплавленным хлоридом кальция (его температура плавления почти в два раза меньше, чем у кремния - 850 градусов Цельсия) и пропускают электрический ток сквозь металлическую проволоку, соединенную с образцом кварца.

В этот момент запускается процесс электролиза - атомы кислорода в кварце превращаются в ионы и растворяются в расплавленной соли, и благодаря этому минерал постепенно превращается в чистый кремний. Любопытно, что реакции можно добиться и на небольшом участке кварцевой пластинки: достаточно прикосновения кончика проволоки к этой точке. При необходимости технологический процесс может быть проведен и на микроскопическом уровне, и кстати, исследователи это уже продемонстрировали.

Изготовленный таким образом кремний значительно больше подходит для нужд микроэлектроники: он порист и хрупок, обладает более тонкой структурой. В ближайшее время исследователи рассчитывают понизить температуру необходимого для его производства раствора до 500°C, использовав расплавленную смесь солей. Это еще больше удешевит производственный процесс, и к тому же, возможно, позволит проводить реакцию прямо на чипах.

Нохира и его коллеги предполагают, что их технология сможет также использоваться для получения и других элементов, в частности, циркония, из стойких природных соединений.