Химия в современной микроэлектронике — Президент РАН Геннадий Красников открыл научную программу XXII Менделеевского съезда

Сегодня, 7 октября, глава Академии наук дал старт крупнейшему форуму в области химической науки и промышленности России — XXII Менделеевскому съезду по общей и прикладной химии — и выступил с пленарным докладом о состоянии и перспективах развития микроэлектронных технологий. Мероприятие проходит с 7 по 11 октября на федеральной территории «Сириус» и приурочено к 300-летию Российской академии наук и 190-летию Дмитрия Ивановича Менделеева, а также входит в число событий, реализуемых в рамках Десятилетия науки и технологий в России.

«С 1907 года проведение Менделеевских съездов всегда было важным событием для тех, кто занимается изучением химии и материалов. Здесь собираются выдающиеся российские и зарубежные учёные, и по результатам работы намечаются дальнейшие программы исследований, которые осуществляются во всём мире. Следуя традициям, заложенным Российской академией наук, в рамках съезда особое внимание уделяется ученикам — не только молодым учёным, но и школьникам», — обратился с приветственным словом к участникам съезда президент РАН академик Геннадий Красников.

В своём докладе глава РАН рассказал, как химия находит применение в микроэлектронной промышленности. Так, например, развитие микроэлектроники характеризуется уменьшением топологического размера транзисторов, и для производства транзисторов уровня 28 нм используется ряд технологических жидкостей и газов: деионизованная вода; магистральные газы N₂, O₂, Ar, He, H_2; 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.

Кроме того, к чистым комнатам, где производятся интегральные микросхемы, предъявляются особые требования по отсутствию молекулярных загрязнений в воздушной среде: примесей высокомолекулярных групп СnHm и NH3; примесей летучих гидридов легирующих элементов типа PH₃ или B₂H₆.

Новые материалы играют важную роль в решении проблем микроэлектроники — использование альтернативных металлов Ru и Co способно 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», — сказал глава Академии наук.

Также доклад затронул перспективы развития микроэлектронных технологий на примере транзисторных структур. К настоящему времени планарные транзисторы масштабировались до 28/22 нм, FinFET — с 22 нм до 5/3 нм.

Технологический процесс уровня 3 нм позволит разместить порядка 100 млрд транзисторов на чипе, а технологический процесс уровня 0,5 нм, по предварительным расчётам, порядка 3 трлн транзисторов на чипе средних размеров, говорится в докладе.

Микроэлектроника — ведущая сила развития новых технологий. В настоящий момент как возможная альтернатива микроэлектронным технологиям также рассматриваются ещё два направления — квантовые и фотонные вычисления, отметил Геннадий Красников.

В область квантовых технологий входят квантовые вычисления, квантовые коммуникации, квантовая криптография, квантовые сенсоры и другие направления. Развитие таких технологий позволит создавать сверхмощные квантовые компьютеры, криптографически устойчивые квантовые коммуникационные системы, откроет новые возможности в моделировании и создании материалов и лекарств и так далее.

При этом президент РАН подчеркнул, что любую задачу, ограниченную доступом к большим данным, классические компьютеры будут решать 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», — сказал он.

Поэтому квантовые и фотонные вычислители не смогут прийти на замену, но существенно дополнят функционал классических компьютеров. «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», — заключил президент РАН.

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.