книги из ГПНТБ / Экономика и организация полупроводникового производства учеб. пособие

совому производству ЇЇ значительно повысило качество выпус­ каемых полупроводниковых приборов. Таким образом, 1959— 1960 иг. можно считать началом нового этапа в развитии по­ лупроводниковой техники — этапом крупносерийного и массо­ вого изготовления приборов на созданных к этому моменту по­ лупроводниковых .заводах.

Объем производства и номенклатура полупроводниковых приборов начинают резко возрастать. Появляются все новые и

боров для изготовления электронного оборудования позволило значительно уменьшить его вес л габариты. Стало возможным размещение такого оборудования на борту самолетов, ракет и космических объектов. Лишь благодаря миниатюризации элект­ ронного оборудования была использована возможность косми­ ческих полетов и освоения лунных пространств.

Усовершенствование технологических операций и внедрение в производство полупроводниковых приборов высокопроизво­ дительного оборудования дало возможность резко снизить ра­ бочее время, необходимое на изготовление одного прибора. Бремя на изготовление одного транзистора при массовом вы­ пуске составляет около 2—4 минут, а для сплавного диода 1,5'—2 мин. Эти цифры не являются пределом и можно ожи­ дать 'их дальнейшего значительного снижения.

Электронная техника и электронные вычислительные п уп­ равляющие машины 60-х годов потребовали от полупроводни­

ковых приборов и сопутствующие им работы по уменьшению габаритов радиодеталей п радиокомпонентов! встретили' серь­ езное препятствие. Существовавшая техника ручной сборки электронных схем не давала возможности существенно умень­ шить размеры деталей, т. к. это привело бы к резкому ус­

объемы в 20 тысяч и даже более раз.

Планарная технология является в настоящее время наи-

П

структуры промышленного производства и устранения узких мест сохраняется опережающее развитие электроники. Поэтому в научно-техническом прогрессе страны в наше время полупро­ водниковой электронике принадлежит особое место. Оиа по тем­ пам роста и областям прпмепеглтя не имеет себе равных. За пятилетку 1966—!'1'970 гг. объем производства полупроводнико­ вых изделий увеличился в несколько раз. Среднегодовой при­ рост производительности труда составил почти 13%.

Ныие полупроводниковая промышленность является одной из мощных и высококонцентрироваиных среди машинострои­ тельных отраслей. Номенклатура полупроводниковых изделий необычайно обширна и характеризуется высоким опросом со сто­ роны огромного количества потребителей (см. схему — рис. 1).

Так как технический и экономический прогресс народного хозяйства базируется на широком использовании электроники, и в первую очередь, микроэлектроники, то ее технический уро­ вень в значительной мере предопределяет уровень развитии .и других отраслей промышленности. Возникновение ,.и развитие микроэлектроники не только вызвало глубокий технологический переворот, но н одновременно внесло радикальные изменения в принципы создания радиоэлектронной аппаратуры и потребова­ ло в связи с этим технического перевооружения ряда смежпых отраслей промышленности.

Крупнейшими отраслями народного хозяйства СССР, где по­ лупроводниковые приборы находят наиболее широкое примене­ ние, являются электроника, радиотехника и энергетика. Кроме того, ряд приборов, представляющих собой датчики различных величин, можно отнести к области автоматики и регулирования. Из года в год увеличивается удельный вес вычислительной техники и управляющих машин в общем объеме продукции электронной техники. Этого требуют задачи широкого «внедре­ ния автоматики и вычислительной техники в управление промышленностью, транспортам, в управление строительством и другими отраслями народного хозяйства, в управление от­ дельными производственными процессами и технологическими операциями. Широкого внедрения вычислительных и управ­ ляющих машин требует и современная наука. В то же время для создания ЭВМ потребуется большое количество интеграль-

13

ных схем. Таким образом, от объема и совершенства отечест­ венных интегральных схем будет зависеть решение вышепе­ речисленных проблем.

С другой стороны, внедрение полупроводниковых приборов в электронное оборудование открыло широкие возможности для резкого уменьшении его веса и габаритов. Радиоэлектроника вступила в период миниатюризации и микроминиатюризации электронного оборудования. Только это сделало возможным осу­ ществление космических полетов, связанных с выполнением сложных задач управления и исследования, так, например, исполвзование пленочной электроники и техншш ИС уменьшает объемы электронного оборудования в несколько десятков тысяч раз и более.

И

Г Л А ВА I I

ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС В ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

§ 1. Основные направления научно-технического прогресса в отрасли

Технический прогресс в полупроводниковом! производстве есть планомерное и всестороннее применение постоянно совер­ шенствуемого и высокопроизводительного оборудования и тех­ нологических процессов изготовления полупроводниковых из­ делий їв сочетании с передовыми методами организации труда и производства. На основе технического прогресса в полупроводпиковой промышленности были достигнуты за небольшой пе­ риод ее существования высокие технико-экономические пока­ затели. Директивы партии по пятилетнему плану 1965—>1970 гг. развития народного хозяйства страны в области полупроводни­ кового производства были успешно выполнены. Среднегодовой темп роста производительности труда составил около 13%-

Подавляющее большинство вновь созданных полупроводни­ ковых изделий получили высокую оценку государственных ко­ миссий. Конструкторы и технологи создали и внедрили боль­ шое количество высокопроизводительного оборудования и про­ грессивных техпроцессов по изготовлению приборов. Достигнуты значительные успехи в области стандартизации, типизации, уни­ фикации изделий, оборудования и техпроцессов. Бее это обес­ печило сверхплановое снижение себестоимости продукции, а так же получение 'Экономии различных материалов и полуфабрика­ тов на значительную сумму.

Каковы .же основные направления технического прогресса и как шло их развитие в полупрсиводниковюй промышленности?

Основными направлениями дальнейшего развития и роста уровня технического прогресса в полупроводниковом производ­ стве являются:

— разработка и внедрение новых стременных полулровод-

15-

виковых приборов ц интегральных схем л замена устаревших изделий новыми, более соответствующими 'современному уровню развитии техники;

— разработка и внедрение прогрессивных прецизионных технологических процессов и создание на их основе новых видов высокопроизводительного, автоматизированного оборудования;

— разработка, изготовление и ввод в эксплуатацию авто­ матизированных поточных ЛИНИЙ , внедрение АСУП и научной организации труда.

Все указанные основные направления технического прогрес­ са тесно связаны друг с другом. Разработка нового прибора рож­ дает новые технологические приемы, которые требует для сво­ его осуществления нового прогрессивного оборудования.

За короткое время своего развития полупроводниковая элек­ троника . прошла длинный путь от точечных транзисторов до иптегралъных схем, ще на общей полупроводниковой пластине изготавливаются разные приборы и необходимые соедішемня между ними. Широкое распространение получили диффузиолные приборы, у которых основная операция — диффузия примес­ ных атомов в исходный кристалл — проводится в печах при вы­ сокой температуре, контролируемой с большой точностью. Го­ раздо реже для этих же целей используется другой метод — метод ионной бомбардировки, требующий слишком сложного и дорогого оборудования.

Массовое производство полупроводниковых приборов при­ вело к широкому применению пленарной технологии, при ко­ торой стало возможным изготовлять одновременно на отдельной пластине сотни однотипных приборов. Дальнейший значитель­ ный прогресс принесло использование методов фотолитогра­ фии. Стало возможным получать на одной пластине приборы не только одного, но и разных типов, а также соединения между ними и производить целые готовые схемы, называемые интег­ ральными. Таким образом, менее чем за два десятилетия в полупршодниоковой промышленности произошел переход от диск­ ретного прибора к интегральным схемам (ИС), а от отдель­ ных интегральных схем к их ассоциациям — большим интег­ ральным схемам. При этом размеры дискретных элементов электронных схем снизились до микрона. Дальнейшему умень­ шению размеров при освоении технологии кладет предел длила іволньї видимого! света.

Для преодоления этого предела намечается использование электронной оптики, управляемых ионных и электронных пуч­ ков вместо диффузии и фотолитографии.

10

Открытие явления отрицательной проводимости у ряда по­ лупроводниковых материалов при дальнейшем изучении послу­ жит основой для шздаН'Ия новых приборов, в особенности гене­ раторов сверхвысокочастотных колебаний. Приборы на| этом принципе, использованном пока в так называемых генераторах Ганна, проще транзисторов, так как не требуют создания п-р — р-н слоев.

Полупріоводішковая электроника охватывает также и такие явлення, как переход электронов из одного состояния в другое, сопровождаемые излучением или поглощением света. На этой основе созданы и находят пока что ограниченное техническое использование полупроводниковые источники и приемники ин­ фракрасного и видимого света. Разработаны также полупровод­ никовые лазеры. Все это обеспечивает предпосылки для создания повой отрасли электронной техники — оптоэлектроипки. Ис­ пользование наряду с электрическими токами световых потоков

ва найдут широкое применение: в автоматике, в счетно-ре­ шающих устройствах, в новых ЭВМ.

Как указывалось выше, совершенствование технологии и на этой основе конструкций полупроводниковых изделий яв­ ляется одним .из важнейших направлений технического про­ гресса/, Такой совершенной технологией производства полу­

Очевидны преимущества пленарной технологии перед дру­ гими технологическими методами., такими как сплавной, сплавно-диффузионный, конверсионный. Они заключаются, гаавным образом, в применении группового метода обработки с использованием локальной диффузии через окисную массу, фотогравировки и металлизации. Все это обеспечивает высо­ кую воспроизводимость геометрических!, параметров структур полупроводниковых приборов и их электрических характери­ стик. В то же время планарная технология накладывает ряд жестких требований к стабилизации параметров техпроцессов, что вызывает острую потребность в прецизионном техноло­ гическом оборудовании.

научно - техля їв ка-д библиотек* С О и Р ЕКЗЕМПЛЯР

ЧИТАЛЬНОГО 3,*>М