3. Производство эвм

Производство ЭВМ – это в первую очередь сборочное производство, где из готовых элементов создается новый объект.

В настоящее время при производстве ЭВМ используется интегральная технология.

Изготовление интегральных схем начинается с получения монокристаллического кремния, из которого затем нарезают пластины толщиной менее миллиметра и диаметром 25 ... 80 мм. Для получения идеальной ровной и чистой поверхности пластины тщательно шлифуют и полируют. Обработанная пластина является основой для получения на ней интегральных схем.

Отдельная интегральная схема имеет сравнительно небольшие размеры (4×4 мм²), и на одной пластине одновременно формируются многие десятки одинаковых интегральных схем. Каждая схема создается путем формирования в полупроводнике Р – N- переходов. Интегральная схема формируется из нескольких слоев. В нижнем поверхностном слое пластины кремния создаются Р – N-переходы – активные элементы интегральной схемы. Последующие слои состоят из изолирующих и проводящих пленок определенной конфигурации, обеспечивающей необходимые соединения между элементами схемы.

Основой производства интегральных схем является процесс фотолитографии. Поверхность полупроводниковой пластины покрывается диэлектрической или металлической пленкой, которой важно придать требуемую конфигурацию, т. е. удалить определенные участки. Наиболее простой способ удаления пленки – травление, т. е. химическое растворение. Процесс удаления пленки осуществляется в определенной последовательности. Сначала изготовляется фотошаблон, на котором в виде прозрачных и непрозрачных полей представлен рисунок одного слоя. Этот рисунок, созданный вначале в большом масштабе, уменьшают до миллиметровых размеров и размножают в количестве, соответствующем числу схем, изготовляемых на одной пластине. Фотошаблон накладывается на пленку, в которой нужно создать требуемый рисунок, предварительно покрытую слоем специального чувствительного лака – фоторезиста. Затем фоторезист освещается через фотошаблон ультрафиолетовыми лучами, под действием которых область фоторезиста, находящаяся под прозрачными участками фотошаблона, полимеризуется и превращается в стойкую пленку, защищая диэлектрик или металл от действия травителя. В местах, где на фотошаблоне были непрозрачные участки, фоторезист легко удаляется, и пленка металла или диэлектрика становится открытой для воздействия травителя. После травления на пленке образуется рисунок, соответствующий рисунку фотошаблона.

Слой интегральных схем формируется поочередно с помощью фотолитографического процесса.

Когда на полупроводниковой пластине созданы все необходимые электронные элементы и на поверхности пластины изготовлены соединения, ее разрезают на куски, каждый из которых имеет миллиметровые размеры и содержит сотни и тысячи элементов. Чтобы защитить изготовленную схему от внешних воздействий, ее заключают в корпус, а выводы схемы, расположенные на расстоянии 0,05...0,3 мм один от другого, соединяют тончайшими золотыми проволочками с выводами в корпусе, и корпус герметизируется.

Однако лишь десятки процентов схем, прошедших через эти сложнейшие технологические операции, оказываются работоспособными. Основная доля схем – брак, возникающий из-за нестабильности параметров технологических процессов и всякого рода микродефектов в пластине кремния, фоторезиста, фотошаблона и т. д.

Сверхчистые материалы, сверхточное оборудование, уникальные процессы – это основные характерные черты производства интегральных схем, в котором сейчас создаются полупроводниковые кристаллы – БИС. В одном таком кристалле умещается целая ЭВМ – процессор, память и каналы ввода-вывода информации.