Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Здесь один из центральных процессов — фотолитография. В этот термин вошло слово «литография» (от греческих «лито» — «камень» и «графо» — «пишу»), название одного из старых способов печатания картин, где печатная форма создается на поверхности камня. Фотолитография (от греческого «фотос» — «свет») основана на использовании светочувствительного материала — фоторезиста (Р-179;6,7. К-5;14–17). Им покрывают кремниевую пластину, на которой будет создаваться микросхема, и освещают эту пластину через фотошаблон, через узор на фотопленке, состоящий из прозрачных и черных участков. На фоторезисте в освещенных его участках появляется скрытое изображение, примерно такое же, как на фотопленке или фотобумаге. А затем следует процесс, напоминающий проявление: экспонированную (освещенную) пластинку кремния погружают в раствор, который удаляет фоторезист с освещенных участков — в слое фоторезиста, в тех его местах, куда фотошаблон пропускал свет, образуются окна, открывается доступ к кремнию. Теперь в эти окна можно ввести примеси и начать формирование транзисторов и других элементов микросхемы. Введение примеси чаще всего осуществляют за счет диффузии — кремниевую пластину помещают в вакуумную камеру, создают в этой камере пары нужной примеси, и эти пары на некоторую небольшую глубину проникают в пластину, но, разумеется, только в те ее участки, где в фоторезисте открыты окна. Несколько раз повторяя этот процесс с разными фотошаблонами и разными примесями, формируют «в кремниевой пластине участки с разными физическими свойствами, и именно таким образом появляются все элементы микросхемы.

А вот две главные особенности использования фотолитографии в технологии интегральных схем.

Первое: можно изготовить довольно большой фотошаблон и, освещая кремниевую пластину через объектив, уменьшающий изображение (печатая снимки, вы пользуетесь фотоувеличителем, а здесь — фотоуменьшителем), создавать в фоторезисте окна микроскопических размеров.

Второе: при фотолитографии в кремниевой пластине одновременно формируется огромное количество «деталей», например по две зоны р для каждого из десяти тысяч р-n-р транзисторов, и в результате нескольких последовательных технологических операций сразу рождается микросхема из многих тысяч элементов. Более того, на одной кремниевой пластине одновременно создается несколько десятков микросхем, затем пластину разрезают и каждую микросхему устанавливают в отдельный корпус (Р-182). Все это можно сравнить с каким-то фантастическим станком, который, получив сырье в виде металла, резины и пластмассы, быстро выполняет несколько операций и сразу, как говорится, одним ударом, выдает несколько десятков полностью готовых автомобилей, собранных из многих тысяч деталей.

Т-304. Микроэлектроника, превратив в интегральную схему сложные и дорогие электронные устройства, сделала их доступными для широкого применения. Интегральные схемы — это малые габариты и малый вес огромных когда-то электронных установок, это высокая надежность аппаратуры. Но может быть, главное в том, что выпускаемые огромными тиражами интегральные схемы сделали сложные и совершенные электронные устройства во много раз более дешевыми и доступными — аппарат, который еще недавно стоил тысячи рублей, превратившись в интегральную схему, стал, грубо говоря, стоить рубль.

Возьмите, к примеру, электронные часы. Все, что они умеют, — точный отсчет времени, календарь, секундомер, будильник, а иногда еще и микрокалькулятор— обеспечивает одна интегральная схема, по числу деталей она эквивалентна нескольким телевизорам. Раньше, пожалуй, никто не рискнул бы использовать столь сложную систему в часах, так сказать, личного пользования. Не говоря уже о том, что мы не стали бы носить с собой электронные часы, схема которых занимает целый чемодан. А вот, превратившись в микросхему, электроника часов занимает территорию все той же арифметической клеточки, она весит меньше грамма, а главное — миллионными тиражами выпускается на заводах-автоматах и по стоимости вполне конкурирует с механическими часами.