Какие требования предъявляются к конструкции и составу нанотехнологических установок

Вид материала

Документы

Содержание Билет № 1 MEMS and NEMS systems Билет № 3 Генная инженерия Билет № 4 Опишите технологические и социальные достижения первой и второй научно-технической революций Квантовое ограничение Билет № 8 Технология изготовления Плёночная микросхема Гибридная микросхема Технологический процесс Билет № 9 Степень интеграции Технологии изготовления Транзисторы на углеродных нанотрубках Полупроводниковые диоды Основная статья Специальные типы диодов Билет № 10 ... Полное содержание

Подобный материал:

• Какие требования предъявляются к сочинению, 9.8kb.
• Требования, предьявляемые к участникам торгов, 19.3kb.
• Билеты с ответами на 2-й класс, 1660.72kb.
• I. Гетероскедастичность Как определяется условие независимости ошибок регрессионной, 94.43kb.
• Условия повышения мотивации при изучении иностранного языка, 79.45kb.
• Личность профсоюзного лидера как составляющая успеха трудового коллектива, 71.91kb.
• Правила эксплуатации установок очистки газа (пэу-99), 696.13kb.
• 1. Требования к содержанию и составу заявки на участие в открытом аукционе, 443.51kb.
• Вид работ №24. 19. «Пусконаладочные работы компрессорных установок», 19.08kb.
• Проект технический регламент, 506.81kb.

№1

1. Назовите 4 критических технологии
   
2. Как можно стимулировать основные нанотехнологические операции (перемещение, осаждение, удаление атомов и молекул)
   

№2

1. Почему биотехнолоигя относится к наукоемким технологиям
   
2. Какие требования предъявляются к конструкции и составу нанотехнологических установок.
   

№3

1. Какая технология лежит в основе современного общества.
   
2. Можно ли и как избавиться от вибровоздействий на нанотехнологические машины
   

№4

1. назовите области ближайшего применения изделий, создаваемых по MEMS –технологии
   
2.  Что такое «квантовая» точка
   

№5 (то же самое)


№6

1. Опишите технологические и социальные достижения первой и второй научно-технической революций
   
2. Какие ограничения и почему накладываются на размеры «квантовых» проводников.
   

№7

1. Что прежде всего понимают под сутью нанотехнологических операций.
   
2. Можно ли углеродные нанотрубки использовать в качестве квантовых проводников.
   

№8

1. В чем состоят основные базовые операции технологии изготовления интегральных схем.
   
2. Что определяет физические свойства нанотрубок, используемых в качестве проводников, полупроводников и диэлектриков.
   

№9

1. Существуют ли пределы и какова сейчас степень интеграции микросхем.
   
2. Какие конструкции наноэлектронных приборов (диодов, транзисторов) вам известны.
   

№10

1. Что такое литография. Какими средствами и какие разрешения достигаются сегодня.
   
2. Сравните предельные частотные и радиационные свойства нано- и микроэлектронных элементов.
   

№11

1. Имеет ли какое-либо значение степень очистки воздуха от пыли в производстве микросхем.
   
2. Известны ли вам примеры молекулярных и биодвигателей. Нарисуйте их схемы и поясните принцип действия.
   

№12

1. Почему необходимо жестко стабилизировать температуру микроэлектронных процессов.
   
2. Каковы мировые объемы производства ультрадисперсных материалов. В каких областях материального производства они используются.
   

 №13

1. Что такое анизотропное травление.
   
2. Можно ли NEMS  СБИС «наноухо» использовать в качестве блока управления зондами многозондовых машин? Дайте развернутое пояснение.
   

№14

1. Зачем в MEMS-технологиях используют «жертвенные» слои.
   
2. Как связаны био- и нанотехнология Могут ли эти области развиваться независимо? Каковы перспективы их синтеза.
   

№15

1. Почему MEMS и NEMS системы завоевывают рынки сбыта? В каких областях наиболее активно используются эти системы?
   
2. Что такое гены и генная инженерия. Каковы характеристики биоструктур
   

№16

1. Почему MEMS и NEMS структуры относят к системам? Дайте определение термина микросхема.
   
2. Возможна ли генная терапия человека.
   

№17

1. Туннельный эффект. В чем физическая суть этого процесса. Кто первым предложил его физико-математическую интерпретацию.
   
2. Что такое биочипы: Как устроена система диагностики на основе биочипов.
   

№18

1. Сканирующий зондовый микроскоп. Нарисуйте и поясните принцип его работы.
   
2. Почему применительно к изделиям практических технологий применяем принцип двойных стандартов?
   

№19

1. Что такое зонд СТМ? Каким требованиям он должен отвечать?
   
2. Назовите возможные области военного применения наноконструкций
   

№20

1. Какие двигатели используются в сканирующих зондовых микроскопах. Каково их быстродействие, разрешающая способность и недостатки.
   
2. Назовите и обоснуйте области гражданского применения наноситем
   

№21

1. что такое углеродные нанотрубки. Можно ли использовать их в качестве зондов СТМ? А как еще используют нанотрубки?
   
2. Назовите перспективы и основные цели национальных нанотехнологических программ США, ЕС, и Японии
   

 № 22

1. Что используется в качестве подложек в отечественной практике воздушных нанотехнологических установок?
   
2. Назовите достижения нанотехнологии до 2010-2015года.  
   

№ 23

1. Какие типы производственных  и аналитических зондовых машин вам известны?

2. что подразумевает сценарий «устойчивого» и «рыночного» развития цивилизации до 2030.


^ БИЛЕТ № 1

1. Назовите 4 критических технологии
   

В мировой литературе в 2006 г. в качестве базовых технологий информационного общества, определяющих уровень культурного, экономического и оборонного потенциала любого государства, приводится перечень из 4 критических технологий:

1. Bioengineering
   

одно из самых современных направлений науки, возникшее на стыке физико-химической биологии, биофизики, генной инженерии и компьютерных технологий. Бурное развитие этих областей за последние годы позволило ученым перейти от простого исследования природных биообъектов к их изменению и усовершенствованию, улучшению их полезных свойств, к созданию совершенно новых биологических объектов, не существующих в природе. Среди задач биоинженерии – искусственные белки, выполняющие заданные функции, новые клеточные структуры, обладающие полезными свойствами, и даже целые живые организмы, сконструированные для нужд человека.  

2. ^ MEMS and NEMS systems
   

Англоязычная аббревиатура MEMS (NEMS)=Micro(Nano)-Electro-Mechanical Systems, дословно — микро (нано) электромеханические системы, обозначает совокупность устройств с размерами в микронном и субмикронном диапазонах, которые способны за счет внешних воздействий менять свое состояние или форму.

Часто под понятием MEMS понимают целое направление в современной нанотехнологии, которое имеет дело с дизайном, методиками синтеза, диагностики, моделирования и использования, в том числе коммерческого, микро- и наномеханических устройств.

MEMS устройства способны выполнять различные функции, включая сенсорные и управляющие. Сегодня устройства на основе MEMS нашли свое практическое применение в ряде оптических систем, сенсорах автомобильных "подушек безопасности", CВЧ приборах, в струйных принтерах, проекционных дисплеях и многих других.

NEMS устройства пока еще только исследуются в различных лабораториях. Их практическое использование и выход на рынок систем на их основе следует ожидать в ближайшие 5-10 лет.

3. Nanotechnology
   

Нанотехнологию можно определить как набор технологий и методик, основанных на манипуляциях с отдельными атомами и молекулами (т.е. ) методик регулирования структуры и состава вещества) в масштабах 1-100 нм. Использование характерных особенностей веществ на расстояниях порядка нанометров создает доп, совершенно новые возможности для создания технологических приемов, связанных с электроникой, материаловедением , химией и многими др областями науки.

4. E-learning
   

Образовательная «критическая» технология

• Новые образовательные стандарты
  

E-learning обслуживают первые три направления (био-, MEMS и нано-), примыкая к тематике Национальных программ.

• Технология E-learning отсутствует в перечне критических технологий РФ.
  

E-learning:

• Дистанционное образование.
  
• Индивидуальное обучение.
  
• Электронные учебники.
  
• Виртуальные консультации.
  
• Конкретизация учебных программ.
  

Как можно стимулировать основные нанотехнологические операции (перемещение, осаждение, удаление атомов и молекул)

1994 г. Начало применения нанотехнологических методов в промышленности.
Однако принято считать, что нанотехнология "началась" когда 70
лет назад Г. А. Гамов впервые получил решения уравнения Шредингера,
описывающие возможность преодоления частицей энергетического барьера
даже в случае, когда энергия частицы меньше высоты , позволбарьера.
Новое явление, называемое туннелированиемило объяснить многие
экспериментально наблюдавшиеся процессы. Найденное решение позволило
понять большой круг явлений и было применено для описания процессов,
происходящих при вылете частицы из ядра - основы атомной науки и
техники. Многие считают, что за грандиозность результатов его
работ, ставших основополагающими для многих наук, Г. А. Гамов
должен был быть удостоен нескольких Нобелевских премий.
Развитие электроники подошло к использованию процессов
туннелирования лишь почти 30 лет спустя: появились туннельные диоды,
открытые японским ученым Л. Есаки, удостоенным за это открытие
Нобелевской премии. Еще через 5 лет Ю. С. Тиходеев,
руководивший сектором физико-теоретических исследований в
московском НИИ "Пульсар", предложил первые расчеты параметров
и варианты использования приборов на основе многослойных
туннельных структур, позволяющих достичь рекордных по были
успешно реализованы. В настоящее время быстродействию результатов.
Спустя 20 лет они я процессы туннелирования легли в основу технологий,
позволяющих оперировать со сверхмалыми величинами порядка нанометров
(1нанометр=10-9 м). До сих пор создание миниатюрных полупроводниковых
приборов основывалось, в основном, на технике молекулярно-лучевой
эпитаксии (выращивания слоев, параллельных плоскости подложки),
позволяющей создавать планарные слои из различных материалов с
толщиной вплоть до моноатомной. Однако эти процессы имеют
значительные ограничения, не позволяющие создавать наноскопические
структуры. К этим ограничениям относится высокая температура процессов
эпитаксии - до нескольких сотен градусов, при которой хоть и
обеспечивается рост высококачественных пленок, однако не
обеспечивается локальность формируемых областей. Кроме того,
высокие температуры поверхности подложки стимулируют диффузионные
процессы, "размывающие" планарные структуры. Более "холодные"
технологии осаждения, типа напыления, из-за одновременности осаждения
материала на всю подложку, одновременного роста в разных местах
зерен осаждаемого материала и последующего образования дефектов на
их границах раздела также не позволяли создавать бездефектные
наноструктуры.
Формирование элементов нанометрового размера
первоначально планировалось осуществлять методами
электронно-лучевой литографии, дополняемой методами ионного
травления. Однако высокоэнергетичный электронный луч, рассеиваясь в
подложке, вызывает значительные разрушения в материале, расположенном
как под, так и в районе области фокусировки, практически
перечеркивая возможность создания многослойных схем с
нанометровыми размерами элементов. Возникла тупиковая ситуация,
решение которой было найдено в 1981 году.


2 Туннельный микроскоп.

В 1981 году кардинально новым шагом, открывающим возможность
создания высоколокальных - с точностью до отдельных атомов -
низкоэнергетичных технологических процессов, явилось создание Г.
Бинингом и Г. Рорером, сотрудниками швейцарского отделения компании
IBM, сканирующего туннельного микроскопа, за которое они в 1985 году
были удостоены Нобелевской премии.
Основой изобретенного микроскопа является очень острая игла,
скользящая над исследуемой поверхностью с зазором менее одного
нанометра. При этом электроны с острия иглы туннелируют через
этот зазор в подложку. Исключительно резкая зависимость тока
туннелирующих электронов от расстояния (при изменении зазора на одну
десятую нанометра ток изменяется в 10 раз) обеспечила высокую
чувствительность и высокую разрешающую способность микроскопа.
Стабильное удержание иглы на столь малом расстоянии от подложки
обеспечивается применением электронной следящей системы, под
воздействием результатов измерения туннельного тока
управляющее пьезоманипулятором, перемещающим иглу, что позволяет
удерживать зазор с точностью выше сотых долей нанометра. Измеряя
величины управляющих сигналов, при известной чувствительности
пьезоманипулятора к перемещению под действием напряжения,
определяют высоту исследуемой области поверхности. Сканируя над
исследуемой поверхностью, по результатам измерений высот
различных областей определяют профиль поверхности с точностью до
отдельных атомов.
Однако кроме исследования поверхности, создание нового типа
микроскопов открыло принципиально новый путь формирования
элементов нанометровых размеров. Были получены уникальные результаты
по перемещению атомов, их удалению и осаждению в заданную точку,
а также локальной стимуляции химических процессов.
Обычно, для того чтобы провести измерения с помощью
туннельных микроскопов между зондом и проводящей подложкой,
прикладывают низкие напряжения в несколько милливольт, что
ограничивает максимальную энергию туннелирующих электронов
величиной, меньшей энергии тепловых колебаний атомов. При
проведении нанотехнологических процессов между зондом и подложкой
прикладываются напряжения в несколько вольт и даже десятков
вольт, что позволяет активизировать проведение
атомно-молекулярных процессов, характеризующихся переносом атомов,
вплоть до локального испарения, а также стимулировать локальные
химические реакции.
Нанотехнологические процессы могут проводиться в различных
средах:
вакууме, газах и жидкостях. В вакууме, в основном, проводятся
процессы
полевого испарения материала с иглы на подложку и наоборот.
Значительно большие технологические возможности открываются в
установках с напуском технологических газов. В газовых средах
проводят локальные химические реакции, позволяющие, по сравнению с
вакуумными установками, расширить диапазон используемых
материалов, повысить производительность технологических
установок.
Напуск технологического газа или паров вещества, используемых в
технологической реакции, приводит к образованию на поверхности подложки
адсорбированного слоя. Зонд сканирующего туннельного микроскопа
приближается к поверхности подложки и практически погружается в
адсорбированный слой. Приложение напряжения между зондом и подложкой
стимулирует прохождение нескольких процессов:
.. поверхностной миграции полярных молекул адсорбированного вещества к
зонду;
. поляризации вещества под зондом;
. удаления вещества из-под зонда за счет нагрева;
. возникновения и поглощения плазменных колебаний;
. межатомного взаимодействия зонда, подложки и вещества;
. локальных химических реакций.
Данные процессы в ряде случаев являются конкурирующими, и
окончательный результат сильно зависит от типа применяемого вещества.
В жидких средах также осуществляют локальные химические реакции,
хотя отвод продуктов реакции сложнее, чем в предыдущем случае.
Синтезируя подложку с определенными свойствами в газовых
средах специального состава, можно создавать наноструктуры различных
типов.
В последние годы для работы с диэлектрическими подложками
применяются атомно-силовые микроскопы, однако они не позволяют
производить локальную активацию атомов и молекул под зондом, то есть при
их помощи невозможно осадить проводящий материал на диэлектрическую
подложку. Что же касается современной техники на базе туннельных
микроскопов, то с их помощью можно активировать лишь материал,
расположенный между вершиной зонда и проводящей подложкой, а не
диэлектрической, как это требуется для практических целей.
Поэтому главное направление развития технологии создания проводящих
элементов на изолирующих материалах, это создание принципиально новых
типов активаторов нанотехнологических процессов.


^ БИЛЕТ № 3

1.Какая технология лежит в основе современного общества.

1. Нанотехнология – это та область, в которой ученые многих стран сейчас упорно
   

соревнуются друг с другом, постоянно получая новые важные и интересные результаты. Первой страной, оценившей возможности новой науки стали США.

Что же касается России, то в 2007 г. Правительством РФ на развитие НИОКР по нанотехнологии выделено 30 млрд.руб.

Нанотехнологию можно определить как набор технологий или методи, основанных на манипуляциях с отдельными атомами и молекулами в масштабах 1-100нм.

Дальше пишите всё, что хотите. По-моему, чем больше, тем лучше))))


2.Можно ли и как избавиться от вибровоздействий на нанотехнологические машины

2. От вибровоздействий избавиться можно.
   

2 способа:


1. Под нанометролог. лабораторией вырывают яму, туда насыпают песок, на земле бетонная основа, ну и потом строят эту лабораторию. Ну и типа это всё спасает от вибровоздействий.


2.

Лабораторию строят обычно, ничего под ней не вырывая. На втором рисунке вынесен этаж из лаборатории. Внутри стол, на этом столе вибростол. Датчики фиксируют колебания. И каким-то образом датчик в противофазе убирает колебания. (пьезодвигатели).


^ Генная инженерия - это метод биотехнологии, который занимается исследованиями по перестройке генотипов. Генотип является не просто механическая сумма генов, а сложная, сложившаяся в процессе эволюции организмов система. Генная инженерия позволяет путем операций в пробирке переносить генетическую информацию из одного организма в другой. Перенос генов дает возможность преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные наследственные признаки одних организмов другим.

• Ген - элементарная и структурная единица наследственности. Часть молекулы ДНК и содержит закодированную информацию об аминокислотной последовательности одного белка или рибонуклеиновой кислоты (РНК)
  
• Всего 30 тысяч
  

• Сегодня геном - это на 95% нечто, чего мы не понимаем
  

• В 5% генома мы знаем многое о структуре и немногое о функциях
  

^ БИЛЕТ № 4

1. Назовите области ближайшего применения изделий, создаваемых по MEMS –технологии
   

1. Сферы применения МЭМС (микроэлектромеханические системы): лекция №8,9 - патрикеев)

1. Военное применение (перемещающиеся системы, летательные аппараты, адаптивные оптические приборы, интегрированные жидкостные системы, оптические переключатели и согласующие устройства и т.д.)
   
2. Робототехнические применения MEMS
   
3. Микроаналитические системы(биочипы)
   
4. Матричные биочипы
   
5. Капиллярные биочипы
   
6. Компоненты проб-платформ
   
7. Микроаналитический чип
   

2. Что такое «квантовая точка»
   

Квантовая точка — это фрагмент проводника или полупроводника ограниченный по всем трём пространственным измерениям и содержащий электроны проводимости. Точка должна быть достаточно маленькой, настолько, чтобы существенны были квантовые эффекты. Полупроводниковые квантовые точки представляют собой размерами порядка нанометра, гигантские молекулы, состоящие из 10 3 - 10 5 атомов, созданные на основе обычных неорганических полупроводниковых материалов Si, InP, CdSe и т.д. они больше обычных для химии традиционных молекулярных скоплений (~ 1 нм при содержании не больше 100 атомов), но меньше структур порядка нанометра по размерам, которые производятся современными литографическими средствами электронной промышленностью.
Квантовой точкой может служить любой достаточно маленький кусочек металла или полупроводника. Исторически первыми квантовыми точками, вероятно, были микрокристаллы селенида кадмия CdSe.

Применение:

- Дисплеи

- Наномеркеры


Билет 6

1. ^ Опишите технологические и социальные достижения первой и второй научно-технической революций
   

Первая научно-технической революция была революция XVII века, ознаменовавшая собой становление классического естествознания, характеризующееся следующими моментами:

а) идеалом было построение абсолютно истинной картины природы;

б) поиск очевидных, наглядных, «вытекающих из опыта» принципов, на базе которых можно строить теории, объясняющие и предсказывающие опытные факты;

в) все процессы объяснялись механическими причинами. Эта эпоха была временем господства механики во всех отраслях знаний.

В основе науки этого времени лежали разработанные И. Ньютоном методы классической механики и математического естествознания в целом, базировавшегося на достижениях математики Р. Декарта, Г. Лейбница и др.


Вторая научно - техническая революция ознаменовалась радикальными переменами в относительно устойчивой системе оснований естествознания в конце XVIII - первой половине XIX века. Механическая картина мира утрачивает статус общенаучной. Произошёл переход к новому состоянию естествознания – дисциплинарно организованной науке, в которой можно выделить следующие моменты:

а) в биологии, химии и других областях знания формируются специфические картины реальности, несводимые к механической;

б) происходит дифференциация дисциплинарных идеалов и норм исследования.

Первая и вторая глобальные революции в естествознании протекали как формирование и развитие классической науки и ее стиля мышления.

2. Какие ограничения и почему накладываются на размеры «квантовых» систем.
   

^

Квантовое ограничение

Необычным свойством электронного «облака» является его неподатливость. Если мы со всех сторон начнём сдавливать это облако, стремясь уменьшить его размеры, то оно станет оказывать всё большее и большее давление. Т. е попытка ограничить размеры вероятного положения электрона приводит в пределе к бесконечному сопротивлению. Можно представить себе этот процесс, словно электрон начинает метаться по облачку, и чем меньше его размеры, тем сильнее он мечется, т. е. тем больше его кинетическая энергия.

Таким образом, квантовое ограничение сопровождается как увеличением минимальной энергии запертого электрона, так и дополнительным квантованием энергетических уровней, соответствующих его возбужденному состоянию. Это приводит к тому, что электронные свойства наноразмерных структур отличаются от известных объемных свойств материала, из которого они сделаны.


^ БИЛЕТ № 8


1. В чем состоят основные базовые операции технологии изготовления интегральных схем.

Интегра́льная( engl. Integrated circuit, IC, microcircuit, microchip, silicon chip, or chip), (микро)схе́ма (ИС, ИМС, м/сх), чип, микрочи́п (англ. chip — щепка, обломок, фишка) — микроэлектронное устройство — электронная схема произвольной сложности, изготовленная на полупроводниковом кристалле (или плёнке) и помещённая в неразборный корпус. Часто под интегральной схемой (ИС) понимают собственно кристалл или плёнку с электронной схемой, а под микросхемой (МС) — ИС, заключённую в корпус. В то же время выражение «чип компоненты» означает «компоненты для поверхностного монтажа» в отличие от компонентов для традиционной пайки в отверстия на плате. Поэтому правильнее говорить «чип микросхема», имея в виду микросхему для поверхностного монтажа. В настоящий момент (2006 год) большая часть микросхем изготавливается в корпусах для поверхностного монтажа.

Классификация

Степень интеграции

В СССР были предложены следующие названия микросхем в зависимости от степени интеграции (в скобках количество элементов для цифровых схем):

МИС — малая интегральная схема (до 100 элементов в кристалле);

СИС — средняя интегральная схема (до 1000 элементов в кристалле);

БИС — большая интегральная схема (до 10000 элементов в кристалле);

СБИС — сверхбольшая интегральная схема (до 1 миллиона элементов в кристалле);

УБИС — ультрабольшая интегральная схема (до 1 миллиарда элементов в кристалле);

ГБИС — гигабольшая интегральная схема (более 1 миллиарда элементов в кристалле).

В настоящее время название ГБИС практически не используется (например, последние версии процессоров Pentium 4 содержат пока несколько сотен миллионов транзисторов), и все схемы с числом элементов, превышающим 10000, относят к классу СБИС, считая УБИС его подклассом.

^ Технология изготовления

Полупроводниковая микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены на одном полупроводниковом кристалле (например, кремния, германия, арсенида галлия).

^ Плёночная микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены в виде плёнок:

толстоплёночная интегральная схема;

тонкоплёночная интегральная схема.

^ Гибридная микросхема — кроме полупроводникового кристала содержит несколько бескорпусных диодов, транзисторов и(или) других электронных компонентов, помещённых в один корпус.


^ Технологический процесс

При изготовлении микросхем используется фотопроцесс, при этом схему формируют на подложке, обычно из диоксида кремния, полученной термических оксидированием кремния. Ввиду малости размера элементов микросхем, от использования видимого света и даже ближнего ультрафиолета при засветке давно отказались. В качестве характеристики технологического процесса производства микросхем указывают ширину полосы фотоповторителя и, как следствие, размеры транзисторов (и других элементов) на кристалле. Этот параметр, однако, находится во взаимозависимости c рядом других производственных возможностей: чистотой получаемого кремния, характеристиками инжекторов, методами вытравливания и напыления.

В 70-х годах ширина процесса составляла 2-8 мкм, в 80-х была улучшена до 0,5-2 мкм. Некоторые экспериментальные образцы рентгеновского диапазона обеспечивали 0,18 мкм.

В 90-х годах из-за нового витка "войны платформ" экспериментальные методы стали внедряться в производство и быстро совершенствоваться. В начале 90-х процессоры (например ранние Pentium и Pentium Pro) изготавливали по технологии 0,5-0,6 мкм. Потом их уровень поднялся до 0,25-0,35 мкм. Следующие процессоры (Pentium 2, K6-2+, Athlon) уже делали по технологии 0,18 мкм.

В конце 90-х фирма Texas Instruments создала новую ультрафиолетовую технологию с шириной полосы около 0,08 мкм. Но достичь её в массовом производстве не удавалось вплоть до недавнего времени. Она постепенно продвигалась к нынешнему уровню совершенствуя второстепенные детали. По обычной технологии удалось обеспечить уровень производства вплоть до 0,09 мкм.

Новые процессоры (сперва это был Core 2 Duo) делают по новой УФ-технологии 0,065 мкм. Есть и другие микросхемы давно достигшие и превысившие данный уровень (в частности видеопроцессоры и flash-память фирмы Samsung - 0,040 мкм). Тем не менее дальнейшее развитие технологии вызывает всё больше трудностей. Обещания фирмы Intel по переходу на уровень 0,030 мкм. уже к 2006 году так и не сбылись.

Сейчас альянс ведущих разработчиков и производителей микросхем работает над тех. процессом 0,032 мкм.

Основные операции изготовления ИС

• Резка слитков кремния на пластины ( wafers)
  
• Защитное окисление кремния-SiO2
  
• Покрытие оснований фоточувствительными плёнками
  
• Фотолитография по Si и SiO2
  
• Травление Si и SiO2 в изотропных и анизотропных травителях
  
• Диффузия примесей (образование p-n переходов)
  
• Металлизация (изготовление разводки и контактных площадок)
  
• Метрика и резка пластин на чипы
  
• Сборка ИС в корпус, метрика и каталогизация ИС
  

(Время цикла изготовления ИС – 50 суток)


2. Что определяет физические свойства нанотрубок, используемых в качестве проводников, полупроводников и диэлектриков.


Физические свойства УНТ в значительной степени определяются их хиральностью (свойство молекулы быть несовместимым со своим зеркальным отражением любой комбинацией вращений и перемещений в трёхмерном пространстве). Многочисленные теоретические расчеты дают общее правило для определения типа проводимости УНТ:

трубки с (n, n) всегда металлические и если n – m= 3j, где j – нуль или целое число;

трубки с n – m= 3j, где j не нулевое целое число, являются полупроводниками с малой шириной запрещенной зоны; а все остальные являются полупроводниками с большой шириной запрещенной зоны.


^ БИЛЕТ № 9

1. Существуют ли пределы и какова сейчас степень интеграции микросхем.
   

Степень интеграции микросхемы зависит от размера кристалла и количества помещенных на нем транзисторов. Основным фактором, определяющим возможность увеличения числа транзисторов сверхбольшой интегральной схемы, являются минимальные топологические размеры элементов, называемые также проектными нормами. Обычно эта величина измеряется в микронах (мкм). По мере уменьшения проектных норм могут быть увеличены и тактовые частоты работы микропроцессора.

Сетевой график развития индустрии исключает проектные нормы 0,15 мкм для производства полупроводниковых микросхем. Стандартными проектными нормами в 2002 г. должны стать 0,13 мкм, 2005 г. - 0,1, 2008 г. - 0,07 и в 2014 г. - 0,035 мкм. Последние цифры, в частности, означают, что при производстве терабитных микросхем на 1 кв. см будет расположено до 390 млн. транзисторов. Заметим, однако, что потребляемая мощность - один из основных факторов, ограничивающих сложность кристалла.
^

Степень интеграции

В СССР были предложены следующие названия микросхем в зависимости от степени интеграции (в скобках количество элементов для цифровых схем):

• МИС — малая интегральная схема (до 100 элементов в кристалле);
  
• СИС — средняя интегральная схема (до 1 000);
  
• БИС — большая интегральная схема (до 10 000);
  
• СБИС — сверхбольшая интегральная схема (до 1 миллиона);
  
• УБИС — ультрабольшая интегральная схема (до 1 миллиарда);
  
• ГБИС — гигабольшие (более 1 миллиарда).
  

В настоящее время название ГБИС практически не используется (например, последние версии процессоров Pentium 4 содержат пока несколько сотен миллионов транзисторов), и все схемы с числом элементов, превышающим 10 000, относят к классу СБИС, считая УБИС его подклассом.