Химия в современной микроэлектронике: Геннадий Красников открыл научную программу XXII Менделеевского съезда

Президент РАН Геннадий Красников дал старт масштабному мероприятию — XXII Менделеевскому съезду по общей и прикладной химии. В пленарном докладе глава академии рассказал о состоянии и перспективах развития микроэлектронных технологий.

В своем выступлении руководитель РАН осветил роль химии в микроэлектронной индустрии, рассказав, что прогресс в этой области связан с уменьшением размеров транзисторов до 28 нм, для чего применяются различные технологические жидкости и газы: деионизованная вода; магистральные газы N2, O2, Ar, He, H2; особо чистый сжатый воздух (XCDA для Сканера); специальные газы F2, Cl2, HCl, BF3, SF6, NF3; гидридные газы AsH3, PH3, SiH4, NH3; химические реактивы HF, H2O2, NH4OH; фоторезисты; прекурсоры TEOS, TEPO, TEB, TDMAT, TRANS-LS.

Также были обсуждены строгие требования к чистым помещениям, где изготавливают интегральные схемы, включая отсутствие молекулярных загрязнений, таких как высокомолекулярные соединения СnHm и NH3, а также летучие гидриды легирующих элементов вроде PH3 или B2H6.

Новые материалы играют ключевую роль в решении проблем микроэлектроники; использование альтернативных металлов, таких как Ru и Co, поможет решить проблему металлизации.

«Медь — хороший с точки зрения объёмного сопротивления материал, но чем меньше топологические размеры, тем выше пристеночное сопротивление. Поэтому мы переходим на рутений и кобальт».

• Геннадий Красников, глава РАН

Доклад также коснулся перспектив развития микроэлектронных технологий через транзисторные структуры. Планарные транзисторы достигли масштаба 28/22 нм, в то время как FinFET продвинулись от 22 нм до 5/3 нм.

Технологический процесс на уровне 3 нм позволит разместить около 100 миллиардов транзисторов на одном кристалле, а процесс на уровне 0.5 нм может обеспечить порядка 3 триллионов транзисторов на чипе средних размеров.

Микроэлектроника является двигателем прогресса в новых технологиях. В качестве возможных альтернатив микроэлектронике рассматриваются квантовые и фотонные вычисления, отметил Геннадий Красников.

Квантовые технологии включают в себя квантовые вычисления, коммуникации, квантовую криптографию, сенсоры и другие направления. Развитие этих технологий позволит создавать мощнейшие квантовые компьютеры, безопасные от взлома квантовые системы связи, открывая новые горизонты в моделировании материалов и разработке лекарств.

При этом, отметил глава РАН, для задач, требующих обработки больших объемов данных, классические компьютеры будут работать быстрее.

Даже идеальный квантовый компьютер не сможет эффективно работать с базами данных, имеет ограничения и наиболее подходит для задач материаловедения, где мало данных, но нужно решать квантовые уравнения.

• Геннадий Красников

Таким образом, квантовые и фотонные вычислительные системы не заменят традиционные компьютеры, но расширят их возможности.

У каждого из них своя область применения, поэтому это будет синергия между классическим компьютером и теми задачами, которые решают фотонный вычислитель или будущий квантовый компьютер.

• Геннадий Красников

Менделеевские съезды — научные форумы с международным участием в области фундаментальной и прикладной химии. Они проводятся с интервалом в 4–5 лет и охватывают основные направления развития химической науки, технологии и промышленности. В этом году в форуме принимают участие почти четыре тысячи специалистов химической науки и образования, в том числе около 200 международных участников из 38 стран мира.
Впервые съезд состоялся в 1907 году в Петербурге и был посвящён памяти Дмитрия Ивановича Менделеева. Предыдущий, XXI Менделеевский съезд, прошёл в 2019 в Санкт-Петербурге и стал основным мероприятием Международного года периодической таблицы химических элементов.

Фото: Проектный офис Десятилетия науки и технологий в России