РЕФЕРАТ ПО ТЕМІ:
РОЗВИТОК кремнієвий мікроелектронних технологій
Введення
Протягом багатьох років конструювання та виробництво датчиків базувалося на технологіях машинобудування і точної механіки. Ці технології, будучи досить гнучкими і відпрацьованими, давали розробникам апаратури більшу свободу у виборі принципів дії і варіантів конструкції датчиків. Книги, що описують принципи дії, пристрої та характеристики датчиків, стали нагадувати енциклопедії. Як правило, кожної конструкції відповідала своя технологія виготовлення датчика, причому досить часто окремі етапи технологічного маршруту виготовлення були виробничим секретом. Все це призвело до того, що вартість датчиків різко зросла порівняно з вартістю компонентів електронних схем. Ця різниця ставала все помітнішою у міру посилювання вимог до точності вимірювань.
Тим часом у мікроелектроніці - цьому найважливішому секторі електроніки, визначальним у значною мірою прогрес техніки в цілому, - ситуація виявилася протилежною. При зростаючій складності електричних схем їх відносна вартість неухильно падала. Це сталося завдяки застосуванню кремнію як основного елементу для виробництва електронних схем і використанню спеціальної мікроелектронної технології.
У середині 60-х років стала ясна перспективність застосування мікроелектронної технології і для виробництва датчиків. Вперше нові технології виробництва були успішно застосовані при створенні датчиків механічних величин - тисків і прискорень. Поступово нові технології виробництва, засновані на досягненнях мікроелектроніки, знайшли застосування при створенні магнітних, термічних і хімічних датчиків.
У 80-х роках з'явилися перші повідомлення про розробку мікроелектронних датчиків радіоактивного випромінювання. У 1982 році вийшла велика оглядова стаття, яка узагальнила застосування мікроелектронної технології у виробництві датчиків і намітила перспективи її подальшого розвитку.
В даний час темпи зростання обсягів виробництва датчиків, що виготовляються за мікроелектронної технології, перевищують темпи зростання виробництва звичайних інтегральних схем. У Значною мірою це стало наслідком істотного скорочення трудовитрат на виробництво одного датчика і зменшення його вартості.
Поява нових технологій виготовлення датчиків зробило вирішальний вплив на їх конструкції та вибір матеріалів. Ці конструкції та матеріали повинні бути, перш за все, сумісні з мікроелектронної технологією виробництва чутливих кремнієвих елементів. У технології виробництва датчиків різних фізичних величин виявилося багато спільних операцій і прийомів, що, хоча і не привело до створення універсальної технології виготовлення, значно зменшило трудомісткість виготовлення і вартість датчиків.
Враховуючи виняткову роль кремнію як матеріалу для датчиків, необхідно зупинитися на його властивості та характеристики детальніше.
1. Кремній як основний матеріал мікроелектроніки
В даний час і в осяжному майбутньому кремній залишиться основним матеріалом мікроелектроніки. Це пояснюється рядом його унікальних фізичних і хімічних властивостей, з яких можна виділити наступні:
1. Кремній як вихідний матеріал доступний і дешевий, а технологія його отримання, очищення, обробки та легування добре розвинена, що забезпечує високий ступінь кристалографічного досконалості виготовляються структур. Необхідно спеціально підкреслити, що за цим показником кремній набагато перевершує сталь.
2. Кремній володіє хорошими механічними властивостями. За значенням модуля Юнга кремній наближається до неіржавіючої сталі і набагато перевершує кварц і різні скла. За твердості кремній близький до кварцу і майже вдвічі перевершує залізо. Монокристали кремнію мають межу плинності, який в три рази більше, ніж у нержавіючої сталі. Однак при деформації він руйнується без видимих ​​змін розмірів, тоді як метали зазвичай зазнають пластичну деформацію. Причини руйнування кремнію пов'язані зі структурними дефектами кристалічної решітки, розташованими на поверхні монокристалів кремнію. Напівпровідникова промисловість успішно вирішує проблему високоякісної обробки поверхні кремнію, так що часто кремнієві механічні компоненти (наприклад, пружні елементи в датчиках тиску) перевершують по міцності сталь. У табл. 1 вказані механічні характеристики кремнію та інших матеріалів, що застосовуються в датчиках.
Таблиця 1 - Порівняльні характеристики основних матеріалів електроніки
Матеріал
Межа плинності, 109Па
Твердість, кг/мм2
Модуль Юнга, 1011 Па
Теплопровідність, Вт/(см2 в€™ В° C)
Коефіцієнт теплово...
