Штрихи истории зарождения интереса к СВЧ структурам в отделе микроэлектроники НИИ «Автоматика»
Луканов Н.М.
Нет гвоздя и нет копыта.
Нет копыта - нет коня ...
Нет коня и гибнет воин,
Гибнет воин - нету войска,
Нету войска - пало царство...
А виноват один лишь гвоздь!
Старинная английская баллада. Из интернет-статьи об академике А.И. Берге
Концерн «Автоматика» осуществляет разработку систем, предназначенных для обеспечения защиты конфиденциальной информации. Концерн производит средства шифрования потоков аналоговой и цифровой информации, а также устройства защиты телефонных переговоров. Интернет-реклама январь 2019 год.
В 1979 году интересная, важная и умная организация НИИ «Автоматика» попала в очень сложную ситуацию. В переломные моменты истории при сломе научных и технологических парадигм, реализации новых идей, в разных ведомствах как грибы росли новые фирмы и центры микроэлектроники, известными становились новые имена, иногда ломались судьбы людей. Как сказал поэт, Граждане, принявшие новый дух времени: «идут державным шагом». Но рискуют больше. Остальных судьба кидает, как щепки.
Толчком к написанию этой статьи послужили мои воспоминания о знакомстве и совместной четырёхгодичной работе с директором НИИ «Автоматика» Юрием Николаевичем Гаммовым и рядом ведущих и интересных сотрудников предприятий г. Зеленограда. Помню в 1979 г. позвонил мне зав. кафедрой ПКИМС МИЭТ Казеннов Геннадий Георгиевич. Известный специалист и ученый по САПР, сейчас уже заслуженный академик Международной Академии Информатизации (МАИ), сам трудом своим сделавший свое славное имя ветерана труда и доблести ради. Звонок…Голос в телефоне, явно с издевкой, хрипло спросил: «Ты еще работать не разучился. От сладкой жизни на кафедре у Валиева зелень на седалище не наметилась ли. Поработать на державу не желаешь. И уже строго добавил. Тебя разыскивают Владимир Георгиевич Немудров и Борис Васильевич Баталов. Приглашают явиться к директору НИИА на переговоры. Эти мои молодые орлы уже там оперились и получают приличную зарплату. Желают построить новый технологический модуль. Курировать будет сам жесткий министр Министерства Промышленности Средств Связи. Твой Валиев тоже задергался, его куратор из МЭП Колесников совсем достал. «Попал под Колесо Катка»». Я спросил, а ты как. Я пишу воспоминания и книгу [1]. Свой сосуд из нержавеющей стали с коньяком и спиртом я уже выпил. Смазка кончилась, прогибаться уже не смогу. Береженного – Бог бережет». Последний раз я его видел таким же не унывающим уже не на первом, а на втором этаже МИЭТ в его новом, но уменьшенном кабинете. Он написал и подписал мне рецензию на мою статью воспоминаний о работе в НИИ «Пульсар». Как бы заканчивая слова в полуоткрытую дверь, он бросил: «Возьми с собой дипломный проект моей студентки Наталии Николаевны Лукановой. Способная и очень красивая дочурка у тебя. Руководитель диплома уже мечтает о работе в США. Мы должны диплом ликвидировать. Говорят рукописи не горят. А там интересный материал с цветными слайдами о СВЧ транзисторах. Впечатляют результаты моделирования. Читал твои статьи о разработке и оптимизации СВЧ транзисторных структур с Метельковым Павлом. Способный молодой человек [2 ]».
Ходили слухи, что К. Валиев ищет работу и ведет переговоры о строительстве собственного центра микроэлектроники. В итоге он нашел место в академии наук для приложения своего таланта и перевел на новую работу уже своего зама по кафедре Орликовского Александра Александровича, будущего академика, будущего специалиста по перекрестному взаимодействию сигналов в шинах металлизации многоуровневой разводки БИС и специалиста по квантовым компьютерам, моего хорошего знакомого и непосредственного начальника по кафедре МИЭТ.
Я решился и поехал на электричке до ст. Останкино в НИИА.
Ю. Н. встал из-за большого стола, походкой твердой и выправкой четкой он шагнул ко мне и пожал руку. «Рад лично познакомиться. Твои схемы серии ИС 100 наш Лисицин уже применил для построения высокоскоростной и надежной космической аппаратуры. Схему памяти Тиристорная матрица наши спецы оценили высоко. Ознакомился с твоим личным делом. Баталов и Немудров поддержали твою кандидатуру. Предлагаем тебе должность Главного технолога и Начальника НИО6. Ждем твоего согласия».
Директор встал, положил руку на мое плечо и довел до двери комнаты, в которой меня ожидала работа. Я дал согласие, но на сердце было тревожно. Очень важная фирма открывала свои объятия. Лицо директора вызывало доверие. И теплое чувство отеческого участия успокаивало. Он продолжал: «Ты будешь курировать три отдела: отдел общей технологии для аппаратуры на печатных платах. Отдел возглавляет наш патриарх, очень уважаемый пожилой человек. Тонкий знаток чудесного сочетания медных тонких линий с локальными выступами для селективного и надежного присоединения электронных компонентов и функциональных спец. блоков.
Отдел тонкопленочной технологии уже успешно возглавляет ведущий специалист из Зеленограда и делает надёжную аппаратуру. Кстати, я тебе принёс и дам образец его устройства. В качестве подложки он использует анодированный листовой алюминий. Подумай, как можно перевести этот функционал на микроэлектронный базис. Баталов сказал, что ты заканчиваешь докторскую диссертацию и рассматриваешь СВЧ устройства с тонкопленочными радиочастотными элементами….
Наконец, отдел микроэлектронной технологии, которую возглавляет хорошо знакомый тебе Попов Леонид Васильевич. У тебя в МИЭТ его ребята проходили обучение и делали тиристорную матрицу. Очень важны вопросы по надежности этих тонкослойных структур с полной диэлектрической изоляцией. У него работает технологом по эпитаксии Шачнев Владимир Иванович из НИИ материаловедения. У нас есть контакты с академиками из Новосибирска. Они готовы к совместной работе по оборудованию и синтезу новых полупроводниковых материалов для СВЧ структур. Так что твоя тематика по диссертации актуальна. Успеха тебе. Моим заместителем по микроэлектронике назначен Криков Игорь Юрьевич. Он очень активен, но и бывает излишне нетерпелив. Я покажу тебе специальную комнату, где испытывали твои микросхемы тиристорной матрицы. Она уникальна и имеет комплексную защиту от различных помех.» Мы шли по коридору и около одного входа он остановился. «Здесь работают сотрудники по режиму. Тебе придется иногда работать с документами для ограниченного пользования. Очень внимательно читай инструкции».
Речь Ю.Н. внушала уверенность. И я решился задать сугубо личный вопрос: «Вы читали дело моего отца». Он убежденно ответил: «Да и очень внимательно перечитал. Различные люди делали себе быструю карьеру, идя на подлость… Хрущев рвался к вершинам власти…. Отец твой прошёл суровую школу жизни. Добровольцем ушёл на фронт, имел 7 правительственных наград. Он выдержал испытание. С государственным мышлением был человек. Полностью реабилитирован. Считать не имеющим судимости. Ты можешь им гордиться».
Я принял решение и написал заявление о приёме на работу. Так я стал главным технологом НИИА и начальником НИО6.
Фото. Луканов выступает с докладом в зале НИИА
Ко мне перешёл на работу из НИИМЭ Крамаренко Олег, разработчик технологии ТТЛ микросхем, он возглавил лабораторию диффузии и окисления. С Олегом нас связывала дружба, возникшая на реке Енисей, но об этом позже. Яковенко Виталий возглавил лабораторию плазмохимических процессов и пиролиза. Виталий был молчун и очень справедливый человек. Запуск оборудования прошёл быстро и успешно. Первый срыв случился на американской установке ионного легирования. Ночью она внезапно и странно выгорела. Ю.Н. проявил себя с лучшей стороны. Он организовал комплексную бригаду по ликвидации ЧП. Главный инженер хмурился, но молчал. По виду места происшествия было трудно оценить причину возгорания. Упорно ходила молва, что сработала «термитная закладка». Примчался министр МПСС. Он был похож на сумрачного льва. Досталась порция гневных замечаний и мне. Сверкающий взгляд его глаз перехватил мои понурые глаза в очках, задержавшиеся на телефонном проводе, свисающем с потолка, и он взорвался. «А ты, главный технолог, должен понимать, что этот провод – источник пыли, и здесь ему совсем не место». Я смолчал, но вспомнил слова Казеннова о катке. Новый министр тоже должен стать катком – мелькнула мысль и исчезла. А о постоянном источнике пыли он прав. Наверняка, он уже знал о сварке на потолке. Я не мог удержаться и пошёл на место происшествия, тем более что это произошло в зоне моей компетенции. Представшее перед глазами, повергло в шок: груда расплавленного металла явно говорила о термитном воздействии и наводило на мысль о умышленном воздействии. Доложил свои впечатления Ю.Н. Он улыбнулся и сказал: «этим уже занимаются специалисты, ты свободен. Там на потолке делали сварку, могли напортачить. Разберутся. Послали образцы на спектральный анализ».
… Вспоминаю как будучи студентом МЭИ, в 1961 году в Игарке на р. Енисей вдруг загорелись сразу в 4 -х углах шпалы, приготовленные к отправке и погрузке за рубеж, просмолённые и правильно уложенные в ряд. Возгорание, как по единому сценарию, произошло сразу в 4-х углах – и это наводило на определённые мысли. Тогда прилетел на место ЧП сам министр КГБ Семичастный. Очевидцы рассказывали, что пожар был ужасным, обгоревшие остатки шпал находили потом за километры от очага. А на месте пожара я воочию увидел груду немыслимо скрюченных чёрных скелетов, ещё совсем недавно новеньких и красивых шпал. Тогда мы сохранили свой плот, хоть и потрепанный штормом, но доставили до места почти целым и даже получили по 1000 рублей в расчёте на человека и я потирал руки от удовольствия, отмыв их от масла и ржавчины толстых цепей. Именно на этом плоту у меня появился новый товарищ и друг Олег Крамаренко.
Фото. Плот прибыл в Игарку. Луканов отмывает и потирает руки
Забегаю вперёд во времени, чтобы привлечь внимание любознательного читателя. Мои герои, пройдя хорошую трудовую школу в НИИА, получили повышение по должности. Так Немудров В.Н. стал успешным директором НИИ «Прогресс», Баталов Б.В. – стал директором академического института по САПР, Стемпковский Александр Леонидович стал академиком, научным руководителем Института проблем проектирования в микроэлектронике РАН, Яковенко Виталий Григорьевич – получил должность зам. главного инженера НИИМЭ по микроклимату. Защитил диссертацию по процессам осаждения диэлектрических слоёв в плазме. Он совместно с Сулиминым Александром Дмитриевичем теперь являются признанными разработчиками первых отечественных установок УВП1 и УВП2 для плазмохимического осаждения и анизотропного травления кремния. Они известные специалисты по работе с гидридами и различными кремний-органическими соединениями. Крамаренко Олег Леонидович продолжил исследования по повышению быстродействия и снижению потребляемой мощности ТТЛ ИС и БИС для ЗРС С-200.
Луканов Николай вернулся в НИИМЭ, увлекся СВЧ транзисторами, провёл с десяток НИРовских тем, будучи ответственным исполнителем, и защитил докторскую диссертацию.
Продолжу историю моих приключений в НИИА. Вспомнил переданный мне Ю.Н. действующий образец гибридной тонкоплёночной схемы. Мне захотелось сделать цифровую и аналоговую часть схемы на тонком слое монокристаллического кремния с вертикальными участками изолирующих областей, сформированных методом создания локальных областей пористого кремния и его последующего окисления. Локальные индуктивности, ёмкости, резисторы, линии задержки должны создаваться на участках изолирующих областей. Ю.Н. одобрил этот вариант и помог организовать проектирование и изготовление автоматической установки анодного травления кремния, используя схемы НИИА для операционного контроля за процессом. Установка была сделана, испытана и при моем увольнении в 1982 г. директор разрешил передать установку на кафедру ФТИМС в МИЭТ. Там она хранится и ждёт своего часа у начальника лаборатории по измерительным матрицам на магнитных материалах, моего друга и доброго товарища Дмитрия Костюк.
Ю.Н. помог мне организовать поездку в Новосибирское отделение АН СССР с целью выяснения возможности заключения с ними договора о разработке установки молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) тонких слоёв на основе чистого кремния и сплава кремний-германий, предварительно организовав моё выступление в Генеральном Штабе МО по проблемам технологий будущего. Меня по указанию Ю.Н. сопровождал на чёрной полированной сверкающей машине инженер-разработчик с простой фамилией Андреев. Через много лет первый вариант установки МЛЭ был сделан и передан по решению вышестоящей организации в НИИМЭ для отработки технологии, но это уже другая история.
К вопросу о технологии эпитаксии. Новый процесс эпитаксии в НИИА должен был поставить Шачнев Владимир Иванович, хорошо знакомый с гидридной технологией. Он в Зеленограде был Главным конструктором ОКР темы по эпитаксии тонких слоёв кремния на диэлектрических подложках корунда. Надо отметить, что первую поисковую НИР в НИИ материаловедения провёл Алешин Николай Васильевич, используя гидриды в качестве реагентов. Он возил эти опасные химикаты сначала из Горького, а затем из подмосковного поселка с ж-д станцией Редкино в миниатюрных стальных баллонах, имеющих запорные клапаны и прецизионные регуляторы расхода газа. Бог хранил моего товарища от опасной случайной ситуации. Разработку качественных баллонов сделали под руководством Главного инженера института точного машиностроения (НИИТМ) Блинова. Реакцию этого человека на интересный случай с утечкой токсичных газов в лаборатории №23 я вспоминал в статье воспоминаний о НИИМЭ. К вопросу о технике безопасности (ТБ): большой взрыв гидридов был в Зеленограде на заводе, где директором был Райнов. Видимо, у него с ТБ было не всё, как надо по ГОСТ. На участке формировали тонкие эпитаксиальные структуры для моих ИС серий К138, 100, 500 и 700. На этот раз Колесников не покатил своё карающее колесо, а милостиво перевёл директора в своё министерство и сделал своим замом. Судьба играет человеком. А человек играет в созданные им процессы, которые иногда и взрываются.
Алешин Н.В., которого я переманил к себе в отдел №22 НИИМЭ до ухода в НИИА, должен был начать подготовку оборудования и постановку процессов осаждения из гидридов тонких плёнок кремния, легированных B, Ga и Ge . Информация о сплаве германия с кремнием мне известна была ещё из информационных сообщений ВИНИТИ в НИИ «Пульсар». Но там процесс был связан со сложным оборудованием, им занимался Тихонов Роберт Дмитриевич, мой хороший знакомый по работе в НПК ТЦ в МИЭТ.
Но вернемся вновь в НИИА. Встреча с министром МПСС не прошла даром. На высоком уровне недалеко от Риги была организована учёба по ТБ. Я снял койку за один рубль в день на Взморье и ездил на лекции после морского купания. Хорошее было время.
Ю.Н. не оставлял меня своим вниманием. Он убедительно показал, что именно Главный технолог должен сделать общий доклад от трёх отделов с акцентом на перспективы развития новых технологических процессов, учитывая зарубежный передовой опыт. Мой заместитель Ю.Н. Криков настойчиво требовал написания научных статей в журнал «Техника связи». И пришлось выполнить эту просьбу. Жизнь бурлила. И как нарочно, была объявлена тревога. Необходимо срочно удалить грибок, поражающий металл в военной связной аппаратуре. Грибок был ликвидирован силами специалистов из Института космических исследований (ИКИ).
Но настоящая беда ждала нас впереди. Из отдела Попова стали приходить тревожные сигналы, связанные с большими токами утечки переходов и диэлектрических слоев, а также с большим разбросом параметров структур. Причина крылась в нарушении требований по длительному поддержанию большого числа параметров гермозоны по микроклимату. Проектировал гермозону проектный институт МГСПИ, расположенный недалеко от метро Войковская. Денег на закупку дорогостоящего импортного оборудования у НИИА для подготовки технологических сред особой чистоты уже не было. Поставили то, что достали в основном в МЭП. И крепко многие призадумались.
Главный инженер, отлично справлявшийся с требованиями двух первых отделов, не имел специальных знаний по микроэлектронике и не горел желанием иметь подготовленных специалистов с большим окладом. Б.В. Баталова уговорили, утвердили и сделали главным инженером всего комплекса НИИА и существенно повысили ему оклад. Он приехал в Зеленоград в 1988 году в домик для приёма важных гостей (там был и Сергей Капица) на мое выступление по защите конкурсного проекта и поздравил меня с успешным докладом. Выглядел он немного уставшим и озабоченным, но бодрился.
Название моего реферата с грифом «ДСП» звучало так: «Новые конструкции и технологические маршруты изготовления полностью самосовмещающихся биполярных интегральных субмикронных алигатомных транзисторных структур для УБИС – элементной базы гигабитных систем обработки информации». В реферате показаны разные СВЧ структуры с применением в том числе и нового сплава кремний-германий.
P.S. Кто знает, как повернулись бы события, если бы установку молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) передали в МИЭТ в НПК «Технологический центр». Эту установку ожидал модуль, спроектированный по инициативе профессора, зав. кафедрой ФТИМС МИЭТ Вернера В.Д. Но установку МЛЭ передали в НИИМЭ, долго не могли запустить и отладить. Мне напомнил об этом в НИИМЭ в кабинете у директора мой хорошо знакомый Лев Николаевич Кравченко, Главный конструктор первых отечественных СВЧ микросхем на арсениде галлия. Я уговаривал его написать воспоминания в книгу История отечественной электроники (ИОЭ, том 1, том 2). Там приведена его фотография и дана краткая биография. В редакционную коллегию книги входил и Андреев А.С. – директор Департамента электронной промышленности. Хочу в этой статье помечтать и вообразить, что именно он сопровождал меня от Гаммова из НИИА в Генеральный Штаб.
Судьба плетёт свои сети по своим законам. А Луканов уже искал другие варианты замены установки МЛЭ. Первый вариант создания СВЧ структур был на основе локально легированных базовых слоёв кремния ионами Ge, B, Ga. Другой подход заключался в осаждении слоёв в вакууме, используя газотранспортные реакции и исходные особо чистые металлы Si , Ge, Ga, B, As , J2, переведённые в летучие галоидные соединения йода. Этот способ был внедрён в цехе №4 НИИМЭ при диффузии мышьяка в вакууме из мелкодисперсного порошка Si, сильно и однородно легированного As. Мы получили авторское свидетельство СССР и успешно внедрили его в НИИМЭ.
По первому варианту с возможным легированием активной базы ионами германия неоценимую помощь оказал мой соратник по работе Метельков Павел Вячеславович, инженер «Национального исследовательского университета МИЭТ». В статье [2] даны результаты его математического моделирования для моих конструктивных и технологических вариантов изготовления биполярных полностью самосовмещённых СВЧ транзисторных структур и n(р)-канальных полевых структур. Транзисторы предназначены для создания монолитных малошумящих широкополосных усилителей (МШУ) на чистом кремнии для радиочастотных ИС с рабочей частотой 5,2 ГГц.
Большой (и в отдельные моменты горячий) спор СВЧ структуры вызвали в 1996 году при защите моей докторской диссертации между признанными специалистами по СВЧ технике Мокеровым (моим официальным оппонентом) и профессором Юрием Васильевичем Копаевым. Я доказывал, что ускоренная диффузия бора под активной областью эмиттера (DIP)-эффект может быть существенно уменьшена за счёт управляемого потока генерируемых вторичных дефектов в процессе формирования активного эмиттера. Мокеров эту возможность сразу поддерживал. Копаев опирался на американские отрицательные результаты и горячился. В итоге оба спорящих согласились, что возможность управления процессом существует и проголосовали положительно.
----
Мокеров В.Г. Директор ИСВЧПЭ РАН, член-корреспондент РАН, Доктор физико-математических наук, профессор, Член Академии электротехнических наук РФ, Международного института инженеров-электриков и электронщиков (IEEE, Нью-Йорк, США). Руководитель Центра микро- и наноэлектроники Института радиотехники и электроники РАН. Заведующий кафедрой «Полупроводниковые приборы» МИРЭА.
Копаев Ю.В. Советский и российский физик, академик РАН, доктор физико-математических наук, профессор, директор отделения физики твёрдого тела Физического института имени П. Н. Лебедева РАН. Основные работы в области физики полупроводников и теории сверхпроводимости.
Литература
1. Казённов Г.Г. книга «Основы проектирования интегральных схем и систем» // — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. — 295 с.: ил. ISBN 5-94774-232-2.
В книге рассматриваются вопросы, связанные с методикой проектирования интегральных схем и систем, в том числе СБИС и систем на кристалле (SoC). Акцентируется внимание на основных этапах процесса проектирования (системный, микросхемный, регистровый, логический, схемотехнический, топологический, компонентный). Приводятся сведения о средствах автоматизированного проектирования, а также о применении для этих целей систем искусственного интеллекта.
2. Вернер В.Д., Луканов Н.М., Сауров А. Н., Метельков П. В. Оптимизация СВЧ – самосовмещенных транзисторных структур на чистом кремнии и малошумящего широкополосного усилителя для передающих ИС с элементами МЭМС. // Оборонный комплекс – научно-техническому прогрессу России. –М.: ФГУП «ВИМИ», (Часть 1 см. 2011. № 1. С. 78-84; часть 2 - 2011. № 2. С. 20-27; часть 3 - 2011. №3. С. 11 – 20).
Статьи автора, размещённые в Виртуальном компьютерном музее.
В разделе «История отечественной электронной компонентной базы (ЭКБ)»
В разделе «Документы и публикации / Материалы Международной конференции Sorucom-2017» доклад Вернера В.Д., Луканова Н.М. и Саурова А.Н. «История развития конструктивно-технологических базисов перспективных трёхмерных ИС СВЧ гигагерцового и терагерцового диапазона».
В разделе «Электронная библиотека»
«Создание в НИИМЭ первых сверхбыстродействующих ИС ЭСЛ типа на основе самосовмещённых и сверхтонких структур для противоракетного щита России».
В разделе «Предприятия и НИИ»
«Некоторые малоизвестные моменты из истории отдела 22 НИИ молекулярной электроники».
В разделе «Галерея славы»
«Создание первых сверхбыстродействующих ИС ЭСЛ для ЭВМ «Ряд-2» и «Эльбрус-2» - противоракетного щита России» из сборника «Академик К.А. Валиев в воспоминаниях».
В разделе «Предприятия и НИИ»
Об авторе: доктор технических наук
Помещена в музей с разрешения автора
20 декабря 2018
