Цитата: footuh от 12.06.2022 13:10:36https://youtu.be/_NecsuEWWNc
ЖОС
Ситуация с сапфировыми подложками на самом деле для меня не совсем понятна. Прежде всего - это всё относится к радиационно стойкой электронике (космос, военка). Есть два базовых механизма по выходу микросхем из строя при попадании высокоэнергетических частиц. Первый связан с типовой структурой кристалла. Основная масса кремния имеет один тип проводимости, в этой массе выполнены карманы/лужи/бассейны другого типа. Так как на границе возникает переход с потенциальным барьером, как в диоде, транзисторы в разных карманах электрически изолированы друг от друга. Но получившаяся тройная структура на самом деле не диод, а тиристор. И быстрая частица пролетая через промежуточную область может нагенерить там столько свободных носителей заряда, что они срабатывают как отпирающий импульс и транзистор тупо закорачивается на подложку. Единственный способ вылечить такое, это снять напряжение с микросхемы (по сигналу о превышении потребляемого тока), а потом включить вновь. Но понятно, что каждые две-три секунды при интенсивном облучении не наперезапускаешься, работать и управлять будет некогда. Тогда проблему решают радикально - берут слой диэлектрика и поверх него выращивают тонкий слой кремния (разными способами). В этом кремнии выполняют транзисторные структуры, а потом протравливают между ними канавы до изолятора. Транзисторы получаются физически изолированными друг от друга и тиристорный эффект просто не может возникнуть.
Есть несколько вариантов выбора диэлектрика. Если взять оксид кремния, с ним можно проворачивать разные красивые фокусу. Например в кремниевую пластину загнать ускорителем кислорода на определённую глубину до стехиометрии, а потом отжечь. Получаем грубо говоря толстый кремниевый "блин", на котором лежит блин кварца-диэлектрика, а поверх тоненький блин монокристалла кремния в котором можно выполнять нужные структуры. Бонусом шаг кристаллической решётки что у кремния, что у его оксида почти одинаков, и слои ложатся друг на друга как родные, практически без напряжений.
Ещё один вариант это вырастить гигантский (ну по сравнению с камнями в колечках и серёжках) монокристалл оксида алюминия, тот самый сапфир, нарезать его на тонкие пластины и поверх таких пластин уже выращивать монокристаллический кремний. Это очень трудно, потому что шаг решётки здесь сильно отличается и на стыке слоёв возникают колоссальные напряжения. Но бонусом, помимо физической изоляции элементов мы получаем ещё один полезный эффект. Кроме высокоэнергетических частиц, создающих паразитные токи в ненужных местах, есть ещё и очень тяжелые и энергичные частицы, которые буквально пропахивают кремний, оставляя за собой "хвост" перемешанных в аморфную кашу атомов вместо упорядоченной кристаллической решётки. И в этом поликремниевом следе уже никаких переходов и барьеров толком нет, он просто закорачивает всё, через что проходит. И тут начинают играть свою роль напряжения на стыке. Из за разных межатомных расстояний оба слоя ведут себя как пружины с огромной запасённой энергией. За счёт этой энергии атомы зоны повреждения начинают перемещаться, в процессе движения "защёлкиваясь" в естественных для себя узлах кристаллической решётки. Повреждения как бы самозалечиваются, позволяя микросхеме КНС (Кремний На Сапфире) работать в условиях, в которых другие структуры уже давно отдали бы концы. Но это лирика.
А физика в том, что я не понимаю, нафига тайваньцам, которых пока регулярно ядрён-батонами не забрасывают, такая радиационная стойкость в их наземных производствах?