Я познаю мир. Компьютеры и интернет

...Вы когда–нибудь заглядывали внутрь своих электронных часов? В них уже нет привычного набора пружин, и шестеренок. Главную часть «механизма» составляет небольшая – с ноготь мизинца – коробочка, ощетинившаяся десятком проводков–выводов. Раскрыть такую коробочку – задача довольно трудная – крышка герметичная. Но даже если вам и удастся сделать это, вы толком ничего не увидите. Там находится лишь тоненькая пластинка величиной в клеточку тетрадки, на страницах которой вы решаете школьные задачи.

И лишь когда мы положим пластинку под зоркое око микроскопа, нашим глазам откроется картина удивительная. Оказывается, поверхность пластинки испещрена тончайшим хитроумным узором, по сравнению с которым едва заметный рисунок на коже пальцев кажется столь же грубым, как забор, покрашенный друзьями Тома Сойера, по сравнению с акварелью талантливого мастера.

Узор под микроскопом и есть интегральная схема. Несколько тысяч элементов – транзисторов, резисторов, конденсаторов – уместились на пленочке размером 5x5 миллиметров. Разве это не чудо?!

Элементы на интегральной схеме видны лишь при большом увеличении

Нет, не чудо.

Обычное рядовое изделие современной полупроводниковой технологии. Такие чудеса творятся сегодня сотнями тысяч за смену.

В специальной «чистой комнате» завода микроэлектронных изделий технологи работают в скафандрах

Чтобы увидеть, как они делаются, нам придется для начала отправиться... в парикмахерскую. Здесь нам сделают прическу покороче, чтобы волосы молено было упрятать под стерильную шапочку. Придется каждому из нас надеть также и стерильный халат из литых капроновых нитей, которые не теряют мельчайших летучих пушинок, как обычная ткань. На ноги мы наденем полиэтиленовые бахилы, наподобие тех, которыми пользуются хирурги в операционных.

Да–да, не удивляйтесь, на заводе микроэлектронных изделий почти такая же чистота, как в клинике. Здесь в умывальниках стоят хирургические краны, закрываемые локтем, а руки моют гораздо тщательнее после обеда, чем перед ним. Потому что иначе нельзя. Если на изделие в процессе изготовления попадет хотя бы одна посторонняя пылинка или вирус – пиши пропало, заготовка безнадежно испорчена.

И вот, наконец, пройдя двойные двери, мы оказываемся внутри цеха из мрамора и стекла – материалов, к которым меньше Есего прилипает пыль. Но особая чистота еще пе здесь, она внутри своеобразных «скафандров», которыми прикрыты технологические линии. Именно там, внутри, в атмосфере чистейшего инертного газа, практически бесшумно делают свое дело умные автоматы.

Но прежде чем они начали самую первую операцию, как следует поработали люди. После того как на макетах из «больших», то есть обычных по размерам, деталей была окончательно отработана конструкция будущего электронного устройства, специалисты по микроэлектронике приступили к разработке пространственной структуры будущей микросхемы. На больших ватманских листах они создали чертеж пленки со всеми ее «деталями» – теми самыми зонами, островками, дорожками, которые впоследствии станут микротранзисторами, микросопротивлсниями, микропроводниками.

Ну а дальше начинаются странствования по стране лилипутов. Примерно метрового размера оригинал переснимают на фотопленку с большим уменьшением. Таким образом получают очень четкую маленькую маску, которая потом будет накладываться прямо на заготовку микросхемы. Саму же пластинку – основу будущей микросхемы – предварительно покрывают слоем фоторезиста, светочувствительной эмульсии, которая в принципе мало чем отличается от эмульсии обычной фотопленки.

Теперь все готово к началу главного технологического процесса – фотолитографии. Через маску на заготовку направляют пучок света, и на поверхности кремниевого кристаллика запечатлевается рисунок маски. После обработки с засвеченных участков травлением удаляют защитное покрытие. Теперь в тех местах образуются «окошки», сквозь которые внутрь кристалла вводят примеси N–или Р–типа.

Чтобы вы поняли, для чего нужны эти примеси, давайте на некоторое время прервем нашу экскурсию и послушаем технолога, который расскажет нам кое–что об истории микроэлектроники.

Песок дороже золота

Сырье для производства–полупроводников валяется у людей буквально под ногами. Это кристаллики песка, который распространен практически повсюду. А песок – это и есть кремний, один из основных материалов современной микроэлектроники. Правда, чтобы песок стал сырьем для создания полупроводников, Он должен пройти длиннейший цикл обработки. И прежде всего кремний нужно очистить от посторонних примесей.