Александр Феликсович Борун
Работы. Мемуар
Институт проблем технологии микроэлектроники (1985-1995)
Оже-спектрометры в Москве и странные фантазии бюрократов
В Москве у отца оказалось много знакомых, в основном, по Бауманке, он их пообзванивал, и они нашли аж три места, в которых был Оже-спектрометр – довольно редкий прибор, и совсем не в его сфере профессиональных интересов! Да уж, в общительности я от отца далеко отстал. Я побывал во всех трёх местах. Одно было похоже на саратовские «ящики», на одном из которых я работал, а про другие слыхал. Если кто уже не помнит, ящиками назывались секретные предприятия, потому что от них полагалось знать только почтовый ящик для сообщения, то есть какой-то номер. Типа НИИ-52 или НИИ-28. Мы, скажем, жили в так называемом «68-м посёлке», и 68-м заводом как раз и именовался поначалу СЗ ПУЛ. Но обычно, несмотря на эту секретность, весь город знал, чем, хотя бы приблизительно, занимается тот или иной институт или завод. При мне уже, хотя эти номера ещё для их обозначения употребляли, степень секретности снизилась до того, что им придумали названия, как-то выдающие их специфику. Например, Саратовский научно-исследовательский машиностроительный институт (это где отец работал), сокращённо СНИМИ. Как всегда при изобретении названий бюрократы проявили, скажем так, непредусмотрительность, а если по-простому, тупость. О нём тут же стали шутить, с чего именно его требуется так срочно снять, чтобы аж название было таким призывом. И его сразу, пока народ не успел привыкнуть, перезвали в СНИИМ – институт машиностроения. Переставили два слова. А мамин НИИ назвали НИЭТИ – электронно-технологический, что ли. После начавшихся шуток, что они ни те, ни эти, перезвали в НИЭТИН, взяли от слова «институт» не одну букву, а две. Как-то на Волге видел яхту, наверное, с соответствующей базы отдыха, под названием «Ниэтта». Впрочем, СНИМИ и НИЭТИ – ещё цветочки, в Москве я слышал потом про НИИ химикатов, удобрений и ядов. Может, правда, может, выдумка, но определённо на волне всех этих переименований бывших ящиков во что-то слегка более человечное. А потом стали им присваивать названия, не имеющие отношения к их деятельности: институт «Волна», завод «Тантал» (директор которого Умнов нам лекции в универе читал). Про эти бессмысленные названия я видел в интернете снимок: табличка с надписью по-английски Quirrel institute, это, очевидно, кто-то перевёл Институт белкá (дательный падеж) как Институт «Бèлка» (именительный). Видимо, приняв осмысленное название за неосмысленное.
Между прочим, я вдруг понял, что такой период был и когда-то до того. Завод «Комбайн», давший название целому району Саратова, так назывался ещё до этих почтовых ящиков. Всё равно все знали, что он выпускал истребители64. Возможно, отсюда анекдот про мирно пашущий советский трактор, на который напали нарушившие границу не помню в каком числе китайские танки. Но он дал им достойный отпор и все их сжёг, после чего поднялся в воздух и улетел. Видимо, фантастический гибрид какого-то наземного оружия типа «Катюши» и вертолёта. Причём то ли замаскированный под трактор, то ли эту вводную часть надо считать изображением привычного вранья в новостях. Впрочем, тогда любая деталь может оказаться враньём, скорее, в этом патриотическом анекдоте вранья в сообщении не предполагалось… Оттуда же анекдот про завод швейных машинок, рабочий которого жалуется приятелю, что жена запилила совсем, хочет швейную машинку. – В чём проблема? – удивляется приятель. – Вынеси комплект деталей да собери. – Три раза пробовал! Каждый раз получается пулемёт!.. – Ну, то есть, понятно, анекдоты не буквально от этого завода. Таких, очевидно, было много по стране.
Итак, ящик, называемый «Контакт», занимался научными исследованиями примерно в области электронной техники, хотя точно не знаю, имел Оже-спектрометр и нуждался в людях, умеющих на нём работать. Но вот беда – прибор не был пока не то что запущен, а даже собран. Стоял в ящиках. – Нам вот-вот освободят помещение, – говорил начальник подразделения, имеющего прибор, – сразу соберём, запустим, и тут надо будет как можно быстрее доказать всё начальству, сомневающемуся в его полезности!.. – Между прочим, помнится, они и зарплату предлагали больше, чем в других двух местах. Но прибор в ящиках и описанная перспектива меня не вдохновили. Я всё это уже проходил и знал, какое оно, это «вот-вот» с освобождением помещений. И какая научная работа возможна в условиях, когда надо срочно доказать начальству полезность прибора.
Другое место называлось «Центр поверхности и вакуума»65. Этот центр занимался не производством, а научными проблемами. Брать они меня собирались в аспирантуру. То есть тут наши цели совпадали. Прибор у них был не один. Всё оборудование – зарубежных фирм, выше классом, чем рязанское или питерское подражание. Более того, некоторое время казалось, что всё можно организовать в интересах всех: мой начальник лаборатории Филипченко сразу коротко сошёлся с начальником лаборатории во ВНИЦПВ, Запорожченко (кажется, Владимир Иванович). Они, кстати, были похожи не только фамилиями, но и по внешности, худощавые брюнеты с длинными тонкими «гоголевскими» носами. Кто-то думает, такой нос еврейский, так это ошибка, он средиземноморский, в России – южнорусский и украинский. Можно было сделать так, чтобы я работал в ЦПВ, а образцы туда возил из Саратова, ПУЛ за измерения что-то платил бы – и все довольны. А я как бы не окончательно порывал с заводом. И мог в то же время в своё удовольствие разрабатывать количественный анализ в Оже. В период этого благорастворения я, кстати, одолжил в ЦПВ на время серебряный образец для попытки калибровки нашего Оже-спектрометра. Всё было хорошо, но тут случилась, как я теперь думаю, какая-то интрига. Начальник Запорожченко и вообще всего этого Центра, фамилию теперь уже не помню, но кончалась, кажется, на -ский (возможно, Раховский, но не уверен), стал меня запугивать. А именно, что диссертацию-то я у них защищу, нет проблем. Но вот на работу они меня у себя после того не оставят, мест нет. – А, между прочим, – утверждал (Рахов?)ский, – кандидату наук найти место труднее, чем не защитившемуся специалисту66. – Не знаю, сколько было в его утверждениях правды. Жена потом говорила, что обманывал по крайней мере с местами, институт обязан оставить на работе защитившегося в нём бывшего своего аспиранта. А то бы институту не разрешили и в аспирантуру его принимать. Но я не уверен, всё же она совсем в другой сфере учёный. Вдруг порядки разные. Обязан – одно, а может ли практически избавиться – другое. Нусутх. Всё равно она это сильно позже говорила. Потому что это не та жена, первая, к которой я уехал из Саратова, а вторая, потом. Главное, что тогда на меня эти аргументы произвели впечатление. И я выбрал третье место, о котором сейчас расскажу. Теперь думаю, уж не с подачи ли бывшего начальника будущий предполагаемый начальник всё это говорил? Ну, чтобы я потом послушно уехал обратно в Саратов? Таких слов (Рахов?)ский, понятно, не произносил, но какой ещё мог быть смысл? В итоге запугал-таки, и вышло не то, на что рассчитывал Филипченко, если это, конечно, была его интрига. В ЦПВ в аспирантуру я не пошёл, в Саратов не вернулся. Потом встречал на какой-то конференции Запорожченко, он удивлялся, почему я к ним не пошёл? То ли эта интрига прошла мимо него, то ли делал хорошую мину при плохой игре. То ли забыл за незначительностью.
Между прочим, это хорошо, что я туда не пошёл. Размещались они в здании Даниловского монастыря, это который на берегу Москвы реки под обрывом, на котором наверху выстроен «Одеколон» – здание Президиума Академии наук. Когда началось потом возвращение церкви её прежних помещений, Даниловский монастырь не захотел ждать, когда это произойдёт само собой и предпринял хитроумную интригу. Трёхходовую. Сперва пустил к себе частную школу Поливановой. В которой тогда как раз училась Настя. И под предлогом, что школе нужно место, стал торопить этот самый ЦПВ убраться от них. А тот уже пребывал в очень плохом состоянии. Запорожченко (по слухам) уехал в Германию, (Рахов?)ский (по слухам) в Израиль, среди оборудования бродила парочка сотрудников, и, хотя их согласился приютить какой-то институт на окраине Москвы… Теперь не помню, какой, помню, что у его здания высота была линейно переменной, то есть верхний край дома наклонный, не знаю, как с этим внутри справились проектировщики. Он мне подал идею такой детали в фантастическом боевике «Агент 008 в Зазеркалье». Там такая длинная лестница без поворотов, через всё здание выходящая на крышу… Нусутх. Здание я видел, потому что родителей учившихся в поливановской школе детей призвали поработать грузчиками. Потому что сами сотрудники ЦПВ не справились бы с перевозкой всего своего оборудования. Так я посетил ЦПВ второй раз, совсем в другой роли, не соискателя места, а судебного пристава, выселяющего должника с этого самого места. Интрига, кстати, кончилась таким третьим ходом: монастырь стал категорически настаивать, чтобы школа стала церковно-приходской. Поливанова не согласилась. У неё свои понятия о том, чему учить детей, довольно, кстати, новаторские и оригинальные, потому она и основала частную школу. Раньше она пыталась эти идеи проводить в государственной школе № 57, тоже, вроде бы, прогрессивной, но даже там встретила непонимание и оттуда ушла. Монастырь созвал родительское собрание и попытался «переизбрать» директора. Что тоже полная чушь, никто этого директора не выбирал, и вообще это не просто директор, а основатель и идейный вдохновитель школы. Родители, естественно, отказались. Монастырь, который, естественно, заранее предвидел результат, с лицемерным сожалением сообщил, что сделал всё, что мог, и, раз ничего не вышло, эта школа ему не подходит. И попросил очистить помещение, отобранное с помощью школы у ЦПВ. Хотя, на самом деле они и не в этом помещении были. Значит, вообще очистить – для настоящей единоверческой школы. А вы говорите, иезуиты, иезуиты. Что иезуиты? Наши православные батюшки тоже не лыком шиты. Ха, рифма получилась. Но это я забежал далеко вперёд. Просто кстати к теме про ЦПВ пришлось.
Московская лаборатория ИПТМиОЧМ
А тогда я поступил в ИПТМиОЧМ – Институт проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов. Располагается он в Черноголовке, но у него есть московская лаборатория под руководством Мордковича. Она помещается в институте ядерных исследований (ИЯИ), что на территории ФИАНа, напротив универмага «Москва» на Ленинском проспекте. Занимая там, в основном, подвал, и не особо большую комнату кроме него. В подвале стоит принадлежащий (принадлежавший?) ИЯИ ускоритель с энергией, кажется, 460 кэВ, безнадёжно устаревший для этих самых ядерных исследований, но пригодный для имплантации одних веществ в другие. Что можно применить для создания материалов электронной техники. А наверху у них был Оже-спектрометр. Купленный, но, опять же не запущенный пока. Хотя, по крайней мере, собранный и, главное, на своём месте, а не под обещание вскоре освободить. Правда, при нём был уже и специалист, если я правильно помню, его фамилия Покровский… я с ним почти не пообщался, могу спутать… но, в принципе, почему не работать вдвоём. Это потом я столкнулся с практикой, что на один прибор полагается один человек. Притом это всё же не обязательное положение, а такое, к которому обычно стремятся.
Меня расспросили об опыте работы. Когда я сказал, что работал на Оже-спектрометре рязанского производства, кто-то из присутствующих воскликнул: – Как, они же ни у кого не работают! – А у нас работает! – с гордостью сказал я. Правду сказать, работал он не благодаря моим умениям его чинить. А потому, что у нас был договор с Рязанью, и они иногда заменяли какие-то детали, например, один раз – приёмник Оже-электронов, электронный умножитель, который находится в фокусе анализатора67. Ну а что можно было чинить и чинилось на ПУЛе, так там больше заслуга Якорева, чем моя. Но о деталях меня не стали расспрашивать.
В лаборатории Мордковича моим руководителем группы был Данилин. Его группа занималась, с помощью того самого подвального ускорителя ИЯИ, имплантацией в кремний ионов кислорода и азота, чаще всего в виде ионов N2O. Впрочем, соединение особой роли не играло: при ударе о поверхность кремния всё равно молекула немедленно разваливается и дальше составлявшие её атомы самостоятельно внедряются в материал.
Ускоритель я посмотрел. Внушительное зрелище. Конечно, современные ускорители (которых я не видел) гораздо больше, но и этот подвальный впечатляет. За металлической сеткой с запрещающими табличками закуток, там стоит металлический прямоугольный ящик со скруглёнными углами и рёбрами на четырёх высоких ногах, состоящих из набора стеклянных чечевицеобразных дисков, какие можно видеть на высоковольтных линиях электропередач. Накопитель заряда. Ещё бы его не изолировать, он по напряжению практически та самая ЛЭП-500, про строителей которой советская песня. «А в тайге горизонты синие. / ЛЭП-500 не простая линия. / И пускай тот, кто не был в Лэпии, / Завидует нам!», так, кажется, она кончалась. Помнится, там ещё был жуткий образ «Нет невест у ребят отчаянных. / Только в песнях порой встречаем их. / Проводов голубыми пальцами / Мы, девчата, тянемся к вам…» Даже если понять, как надо, что мы здесь не девчата, и к вам не к строителям ЛЭП-500, все равно противоречит другим романтическим песням про тех самых девчат, отправившихся в тайгу. «Девчонке снится паренёк с физмата. / И вальс-бостон на клубном пятачке. / И пахнет гарью суп из концентрата. / И бигуди забыты в рюкзаке». Для рифмы было бы лучше «в рюкзачке», но назвать рюкзачище геолога рюкзачком сочинитель постыдился. И клубный пятачок назвать пятаком было бы смешно. «Скажи, кабан Полтинник заходил» – это поросёнок Пятачок в анекдоте на тему Винни-Пуха. Стихи такая своевольная материя… Новелла Матвеева придумала, видимо, что в плащах-палатках наших мы похожи на монашек, а потом испугалась обидеть героев и заменила на монахов. Ну вот, а накопитель заряда подаёт напряжение в сотни киловольт на ионную пушку, имеющую вид здоровенной трубы, действительно внешне похожей на пушку, в отличие от той электронной и ионной пушек, что в Оже-спектрометре, да и в обычном кинескопе. Впрочем, теперь уже не обычном, их заменили плоские мониторы. Между прочим, очень неудобно для кошек. Так они всегда устраивались на тёплом кубе компьютерного монитора, у него на верхней крышке щели охлаждения, так что от него тепло. А на плоском мониторе не удержишься. Да он и не такой тёплый. У каждого плюса свой минус.
Скрытый диэлектрический слой и всесилие охраны
Наверное, надо рассказать замысел всего этого. При изготовлении микросхем на кремнии используется слой примерно микронной толщины, однако пластины кремния имеют толщину 300 мкм. Вроде, бывают и 100 мкм, но с ними трудно обращаться, легко сломать. Пластина из-за требуемой прочности на два – два с половиной порядка толще собственно микросхемы. Но для микросхемы этот лишний объём не безразличен. Он создаёт паразитную ёмкость и уменьшает возможную частоту, с которой сможет работать микросхема. А это, понятно, очень существенный параметр, для компьютера, например. Метод борьбы с влиянием подложки заключается в том, что создаётся изолирующий слой между микросхемой и остальным объемом пластины. По-английски этот диэлектрический слой называется «погребённый», buried, а по-русски – скрытый. Точнее, сперва создаётся изолирующий слой, а потом выращивается/вытравливается микросхема.
Одним из методов (не единственным) создания такого слоя является имплантация ионов кислорода с достаточно большой энергией и очень большой дозой. Потом при отжиге они образуют слой оксида кремния SiO2. Отжиг нужно применять в любом случае, чтобы кристалл кремния восстановил структуру, нарушенную пролетавшими при имплантации через верхний слой ионами. Как вариант, можно использовать ионы азота и получать слой нитрида кремния Si3N4.
У каждого из этих вариантов – свои недостатки. Кислород крайне плохо диффундирует в SiO2. При больших дозах имплантации он неизбежно попадает в уже образовавшийся оксид и, накапливаясь, образует пузырьки газа с большим давлением. Ещё бы, они ведь возникают, раздвинув твёрдый материал! Пузырьки создают большие механические напряжения. Вплоть до того, что весь верхний слой пластины буквально взрывается, превращаясь в порошок. Ну, это крайний случай, но напряжения в любом случае вредны. Пластина изгибается, затрудняя фокусировку для фотолитографии при изготовлении микросхем, развиваются дислокации, ухудшая свойства полупроводника, и т.п. У нитрида такого недостатка нет, азот имеет в нитриде кремния большой коэффициент диффузии. Но у него другой недостаток. В то время как оксид кремния остаётся аморфным, нитрид легко кристаллизуется. Собираясь в кристаллы, он оставляет в изолирующем слое участки кремния, которые портят изолирующий свойства слоя.
Замысел группы Данилина (не знаю, кто выдвинул идею) был проверить, нельзя ли, сочетая кислород и азот, преодолеть оба недостатка? Чтобы ни пузырьков не было, ни кристаллизации. Вроде бы оксинитрид кремния Si2N2O мог быть лишён обоих минусов. В группе было несколько человек, занимавшихся разными аспектами всего мероприятия. Я, естественно, должен был делать послойный анализ получавшихся образцов методом Оже-спектроскопии при ионном распылении образца.
Но тут обнаружилось затруднение. Оже-спектрометр, хоть и имел место и был собран, но не был запущен. Потому что для этого требуется обезгаживание, при котором в течение примерно трёх суток нужно дежурить у прибора. А охрана ФИАНа не даёт разрешения на то, чтобы на территории были люди ночью. По злобе думаю, на самом деле из-за того, что они беззастенчиво спят ночью, ну, не все буквально, но и не все дежурят на самом деле, хотя все получают зарплату. Вот и не хотят, чтобы это видели посторонние. Но, может, я не прав, и причина в другом. И каков, однако, статус у охраны! Забегая вперёд, Мордковичу так и не удалось получить разрешения от охраны и Оже-спектрометр был, в конце концов, продан. Не помню, говорил ли мне кто, куда при этом делся Покровский. Продался вместе с прибором, как крепостной крестьянин со своим земельным наделом? Нет, они, кажется, продавались помещиками и отдельно почём зря. Хотя первоначально именно к земле были прикреплены.
Меня же ещё до продажи того прибора определили работать на французском Оже-спектрометре фирмы РИБОК (зачёркнуто) РИБЕР. На каком-то предприятии электронной промышленности в Кунцево под названием ЦНИТИ. Т.е., видимо, центральный научно-исследовательский технологический институт (что практически ничего о нём не говорит). Но, наверное, про него лучше написать в отдельном пункте мемуаров, а тут закончу про работу в ИПТМиОЧМ.
Название это, кстати, переводится на английский с исключением слова «проблем». Просто институт технологии микроэлектроники. Потому что стыдно. Сразу ведь понятно, что слово «проблем» добавлено в название для того, чтобы никто не требовал с института этой самой технологии. Проблемами же можно заниматься сколько угодно без всяких ощутимых результатов. Институт не так давно отпочковался от института физики твёрдого тела с декларируемой целью быть как раз ближе к технологии. Но организаторы сочли нужным подстраховаться с самого начала.
Приём на работу
При приёме на работу со мной побеседовал аж заместитель и ВРИО директора Вяткин. Или тогда он был только замом, а ВРИО стал потом? Нусутх. Тут я имел возможность сравнить его кабинет с кабинетом парторга завода ПУЛ – никакого сравнения! Совсем небольшая комната. Наверное, совещания устраиваются где-то в другом месте. Он подробно рассказал мне о задачах, которыми занимается институт и своих личных исследованиях. Не знаю, с какой целью. В смысле, что касается обзорной лекции по институту, её можно поручить какому-нибудь сотруднику поменьше рангом. А чем он занимается лично, не всё ли мне равно, если я поступаю на чётко определённое место с определёнными задачами. Никакого Оже-спектрометра в его рассказе не промелькнуло, да он, вроде, и не пытался меня переманить работать в какое-то подразделение поближе к себе, другое, чем лаборатория Мордковича. В общем, чего-то тут я не понял. И никто мне потом не объяснил.
В ИПТМ я увидел, как на самом деле надо устраивать помещение для минимизации пыли в воздухе. Не так, как на ПУЛе: пришёл, пиджак снял, халат надел и всё. Ну и пол иногда помыл, причём пол каменный, а не деревянный. А перегородки стеклянные, а не кирпич со штукатуркой. Но не доходящие до пола и потолка. Нет, в ИПТМ была отделена от остального объёма здания целая большая центральная зона, куда можно попасть только через шлюзы. Воздух туда поступал через фильтры, и там постоянно действовала вытяжная вентиляция. Впрочем, это уже не сам Вяткин мне показал, экскурсию он всё же рядового сотрудника попросил провести. Мне там показали, например, под микроскопом цепочку магнитных кружочков, которая передавала «из рук в руки» некую намагниченную область жидкого кристалла. Её было видно в поляризованном свете. Это был прообраз некоего цифрового устройства, ещё не созданного. Передача, если я правильно помню, происходила из-за некоего аналога инерции. Так можно себе представить планету, которая делает вокруг звезды половину оборота и оказывается между этой звездой и соседней – и закручивается вокруг второй, а на той стороне орбиты попадает в область притяжения третьей. Вот так она себя вела. Кажется на первый взгляд, что, оказавшись между двумя центрами притяжения, она случайно выберет, вокруг которого теперь вертеться, но нет, она всегда переключается на альтернативный. Забавно. Не очень понятно, в чём может заключаться эта самая инерция, если она не по прямой летит, а в момент выбора так и вообще поперёк направления результирующего перемещения…
Вяткин, кажется, больше ни разу со мной не говорил. Я его иногда видел потом на конференциях. И вот теперь боюсь оклеветать человека, но, возможно, именно он в какой-то момент собирался сделаться из ВРИО директором, и для этого устроил интересные выборы по-советски. А может, это уже следующий какой-то начальник, не ручаюсь. Вообще-то, вроде бы, директоров не выбирают, а назначают сверху. Но это был, наверное, такой побудительный аргумент для верхнего начальства – коллектив, де, выбрал. Других кандидатов не было, а на бюллетене было в тоне приказа написано, что его следует бросать или «за», или «против», и запрещено уносить из института. Без никаких объяснений. Разумеется, я его унёс. Типа, чего-то не понял. Если разговариваешь с научным сотрудником как с солдатом, смотри, чтобы он не прикинулся шлангом. «Приключения бравого солдата Швейка» все читали. Кстати, не могу понять, почему «прикинуться шлангом»? Ведь немецкое Schlange, от которого это слово, значит «змея». А змея – символ мудрости. Ну, и подлости тоже, но не глупости же. Но унёс-то я тот листочек на память, а теперь и не знаю, где он. Жаль, а то мог бы процитировать, чтоб было понятно, почему какой-то запрет выносить бюллетень показался мне слишком наглым. Вот, вроде, о самом ИПТМ и его начальстве всё, что запомнилось.
