Если сказать, что в XX век электроника развивалась бурно, значит, ничего не сказать. Скорее её развитие напоминало извержение вулкана.
Чем определилось столь стремительное развитие этой отрасли промышленности? Ведь менее 50 лет назад обычная мобильная связь и обычный персональный компьютер существовали только в фантастических рассказах.
Научные знания и изобретательность инженеров конструкторов и технологов создали это чудо, которым мы сегодня пользуемся. Создание модели атома и квантовая механика определили выделение в отдельный класс полупроводниковых материалов, и началась эпоха создания твердотельных электронных приборов. Эта область промышленности сейчас называется: микроэлектроника.
Основными химическими элементами для создания изделий микроэлектроники являются германий и кремний. На начальном этапе – это кристаллические слитки диаметром от 30 до 200 мм, которые разрезаются на пластины, толщина которых бывает различной, но в основном толщина полупроводниковой пластины – 300 – 350 микрон. Рабочая поверхность пластины полируется до 14 класса чистоты, чтобы убрать все механические нарушения кристаллической решётки.
Кремний, по сравнению с германием, является идеальным материалом для микроэлектронного производства благодаря большому проценту его содержания в земной коре и уникальным технологическим свойствам. На этом материале легко создается диэлектрический слой двуокиси кремния путем обычного термического окисления. Толщина диэлектрика обычно находится в пределах 0, 3 – 1, 5 микрона, но такого слоя достаточно для защиты кремния от диффузии примесей и хорошей диэлектрической изоляции p – n переходов.
«p – n переход» - это основной элемент для создания микроэлектронных изделий. Это просто созданные в теле кристалла кремния области с различным типом проводимости. По сути, изготовление p – n перехода является модной сейчас нанотехнологией, разработанной инженерами во второй половине XX века и сейчас она находиться на пике своего развития. Области разного типа проводимости в кремнии формируются в основном методом диффузии таких химических элементов, как бор и фосфор (мышьяк). Количество примеси в легируемых областях строго дозируется, чтобы обеспечить заданные электрические параметры элементов микросхемы. При помощи p – n переходов на одном кремниевом кристалле микросхемы могут быть созданы диоды, транзисторы, резисторы и конденсаторы. Таким образом, на очень маленькой площади можно создавать любые электронные функциональные блоки. Возможность миниатюризации электронных компонентов оборудования с использованием кремниевой технологии, позволила нам сейчас быть владельцами ПК, мобильных телефонов и плоских телевизоров.
Плотность упаковки топологических элементов кремниевой микросхемы зависит от технологической возможности создания минимального размера и рациональной компоновки элементов на площади кристалла. Но не только миниатюризация играет главную роль в нашем стремлении уменьшить размеры топологических элементов, но и быстродействие изделия электронной техники. И размеры элемента как плоскостные, так и залегание p – n переходов по глубине играют в этом вопросе определяющую роль.
Сейчас в производстве кремниевых микросхем активно используются субмикронные размеры при формировании p – n переходов и многоуровневая металлическая разводка, толщиной в несколько микрон. Всё это трудно себе представить, но это то, что мы сейчас используем в обыденной жизни, ведь освоенный в промышленности топологический размер в 0, 5 микрона – это 500 нанометров.
Похожие статьи: