 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
233
Для получения р-n-переходов стали использовать диффузионный метод, который обеспечивал
равномерное распределение примесных атомов в кристалле при нагревании его в атмосфере,
содержащей необходимые примеси. Этот метод положил начало групповой технологии
производства приборов.
В конце 50-х годов была разработана технология создания планарных транзисторов,
конструкция которых имеет плоскую структуру. Особенность этой технологии – возможность
создания множества приборов на одной подложке. Такая технология открыла путь к групповой
технологии производства транзисторов и его автоматизации.
В истории разработки транзисторов известны примеры новых технических решений, которые
открывали новые направления в полупроводниковой электронике. Одним из таких примеров
может служить разработка полевых транзисторов, которые могли выполнять функции резисторов,
управляемых напряжением. Типичный полевой транзистор реализован на базе структуры металл–
окисел–полупроводник и носит название МОП-транзистор.
Развитие дискретной полупроводниковой техники, возможность автоматизации производства
привели к интеграции. Эта идея в сущности не нова. Еще до Второй мировой войны
предпринимались попытки изготовления интегрального устройства, объединяющего резистор с
конденсатором для катодной цепи электровакуумной лампы. Однако технология того времени не
позволила реализовать эту идею.
Идея интеграции в полупроводниковом производстве пришла со стороны технологии в
электронном материаловедении. В 1960 г. был предложен метод изготовления транзисторов в
тонком эпитаксиальном слое, выращенном на монокристаллической подложке. Таким способом
удавалось на прочной толстой подложке создать транзисторы стойкой базой. Открылась
возможность разработки высокочастотных транзисторов большой мощности. Было предложено
использовать транзисторы с тонкопленочными проводниками в пределах одной пластины. Такие
транзисторы получили название интегральных, а кристаллы стали называть интегральными
схемами.
Таким образом, наряду с дискретной твердотельной электроникой появилась интегральная
электроника, основанная на тонкопленочной групповой технологии. По мере освоения
тонкопленочной технологии стали осаждаться тонкие пленки не только полупроводниковых, но и
других материалов: диэлектриков, магнетиков и т. д. Особенно широко развернулась
тонкопленочная индустрия тонких ферромагнитных пленок, на базе которых созданы многие
высокочувствительные преобразователи и устройства. В нашей стране изготовление тонких
магнитных пленок и их экспериментальное исследование впервые начаты в начале 60-х годов на
физическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова в лаборатории известного магнитолога Р.В.
Телеснина (1905–1985). Эти первые работы послужили активным началом для многих
перспективных направлений исследования физических свойств тонкопленочных ферромагнитных
материалов.
Повышение степени интеграции и новые технологии
Основная продукция микроэлектроники за последние десятилетия – разнообразные
интегральные схемы. На протяжении достаточно длительного времени наблюдается устойчивая
тенденция экспоненциального увеличения степени их интеграции, для которой, как показывает
анализ, возможны три пути роста. Первый связан с уменьшением топологического размера и
соответственно повышением плотности упаковки элементов на кристалле. Совершенствование
технологических процессов, особенно литографии, а также процессов травления позволяло
ежегодно уменьшать характерный размер на 11%. В настоящее время достигнут топологический
размер 0,3–0,5 мкм, а в ряде экспериментальных работ используется топографический рисунок с
еще меньшими размерами элементов. Дальнейшее уменьшение топологических размеров требует
новых технологических приемов.
Увеличение площади кристалла – второй путь повышения степени интеграции. Однако
получение бездефектных кристаллов больших размеров – весьма сложная технологическая задача.
Наличие же дефектов резко снижает процент выхода годных и увеличивает стоимость
интегральной схемы.
Третий путь заключается в оптимизации конструктивных приемов компоновки элементов.
Предполагается, что на базе современной технологии при изготовлении интегральной схемы на
монолитном кремнии может быть достигнута степень интеграции до 10
7
элементов на кристалл.