Чтение онлайн

Развитие микроэлектроники неразрывно связано с разработкой технологии полупроводниковых микросхем. Современная технология позволяет изготовлять на одном полупроводниковом кристалле целую схему, в которой имеется множество диодов, транзисторов и пассивных элементов. Применение микросхем, как известно, позволяет значительно уменьшить габариты устройств в сравнении с устройствами, изготовленными с применением электронных ламп. К примеру устройство, моделирующее головной мозг, изготовленное на электронных лампах, занимает площадь 100x100 метров! В то время как использование микросхем позволяет уменьшить его размеры в десять раз.

Элементы микросхемы формируют в тонком поверхностном слое пластины (подкладке) из полупроводника. На одной такой подкладке диаметром 40…50 мм одновременно изготавливается до 1000 микросхем. Далее подкладку разрезают на прямоугольные пластинки с отдельными кристаллами. Производят крепление микросхемы к основе, соединяют ее с внешними выводами и производят ее герметизацию. Сборка микросхем производится в помещениях, в которых поддерживается постоянная температура и оптимальная влажность воздуха. Для сборки микросхем обычно привлекают девушек, которые работают в резиновых напальчниках. При сборке микросхемы используют очень маленькие детали, поэтому некоторые операции приходится производить под микроскопом. Работники этой профессии для успешного проведения сборки должны иметь острое зрение, хорошую зрительную координацию и уметь концентрировать свое внимание. Сборщицы обычно, специализируются на исполнении одной операции, что позволяет производить процесс сборки с высокой скоростью. Работают сборщицы в специальном халате, шапочке и тапочках, которые снимаются при выходе из рабочего помещения. После окончания работы сборщица протирает оборудование и оснастку спиртом и кладет инструмент в специальный ящик. Профессию сборщика микросхем можно получить в средних профессионально-технических училищах.

Работа оператора вакуумно-напылительной микроэлектронной отрасли заключается в нанесении сверхтонких металлических пленок на диэлектрическую пластину из кремния, стекла или ситала. Такие пластины обычно называют «подложками». В основе процесса напыления лежит метод выпаривания твердого или расплавленного вещества, с последующей конденсацией его частиц на подложку. Процесс напыления происходит в специальных герметично закрытых камерах с глубоким вакуумом. Во время протекания процесса напыления, необходимо выдержать очень высокую точность толщины наносимых слоев, однородность структуры пленки и равномерность распределения частиц металла по всей поверхности подложки. Выполнить такие жесткие технологические условия под силу только высококвалифицированному оператору. Даже самое небольшое отступление от технологических требований приводит к нарушению всего процесса напыления. Работа оператора вакуумно-напылительных процессов связана с большим эмоциональным напряжением, что объясняется необходимостью высокой технологической выдержкой условий процесса напыления и получением необходимого результата. В связи с этим оператор должен быть эмоционально уравновешенным в экстремальных условиях. Для определения степени насыщения выпарителя и напыления оператор должен хорошо различать цвета в желто-оранжевом спектре. Сложность самого процесса напыления и оборудования, используемого для этого, требует хороших знаний из области физики, химии, технологии напыления, устройства и работы соответствующего оборудования. Поэтому на работу по этой специальности принимаются лица, окончившие полный курс средней школы.

Подготовку квалифицированных операторов производят в средних профессионально-технических училищах, после окончания которых учебу можно продолжить в вузах по специальностям, связанных с микроэлектроникой.

Одной из основных операций толстопленочной технологии является операция изготовления трафаретов, шкал и плат. Трафарет, как известно, представляет собой пластинку из металла или другого материала, в которой сделаны определенного вида прорези, представляющие рисунок, буквы или цифры. В производстве толстопленочных микросхем используются трафареты, представляющие тонкую, эластичную металлическую сетку, закрепленную на рамке. Такая сетка содержит геометрическое изображение рисунка микросхемы. Задача изготовителя трафаретов, шкал и плат заключается в перенесении рисунка микросхемы, находящегося на небольшой стеклянной пластинке (фотошаблоне) на сетку. Работник этой профессии имеет дело с водой, которой смачивает прокладку, проявляет рисунок после экспонирования и фиксирует его. Для выполнения каждой технологической операции необходима вода определенной температуры. Измерение температуры воды термометром на каждом шаге процесса неудобно, поэтому работник должен обладать развитой термочувствительностью и хорошо различать цвета. При производстве трафаретов, шкал и плат используются различного внешнего вида растворы. Одни представляют собой маслянистую жидкость желтого цвета, другие жидкость красного цвета без осадка. В этом случае иногда требуется для качественного выполнения работы, быстро ориентируясь только по цвету раствора, изменить его состав. В дополнение к технологическим навыкам работник должен уметь пользоваться сложной установкой для экспонирования, например, уметь замерить освещение люксметром и т. п.

Получить профессию изготовителя трафаретов, шкал и плат можно непосредственно на радиоэлектронном производстве, а продолжить образование на факультетах электроники и радиоэлектроники соответствующих техникумов и вузов.

Появление этой профессии напрямую связано с развитием производства полупроводников — транзисторов, диодов, конденсаторов, резисторов и т. д. Процессы диффузии и окисления являются одними из основных в технологии производства полупроводников и гибридных микросхем. В процессе диффузии и окисления обработке подвергаются полупроводниковые пластины, которые потом передаются в лабораторию фотолитографии. В лаборатории элементам будущей микросхемы с помощью химической обработки придается необходимая форма и размеры. Интегральные микросхемы во время изготовления проходят через несколько последовательных технологических процессов окисления и диффузии. Процессы происходят в специальной печи в атмосфере парогазовых смесей и газов- носителей при разных уровнях температур и различных длительностях времени термообработки. Во время работы работнику приходится многократно изменять параметры печи в соответствии с технологией изготовления изделия. Работник должен держать в памяти основные параметры режимов технологических процессов, чтобы быстро и качественно выполнять работу. Оператор диффузионных процессов к тому же должен иметь хорошие знания по математике и физике, которые необходимы во время контроля изготовленной продукции и при расчетах параметров диффузионного процесса. В помещении, где работает оператор, поддерживается высокий уровень чистоты и подается кондиционированный воздух. Это связано с тем, что при работе диффузионных печей выделяются вредные для организма человека вещества, в частности, хлористый фосфор, ацетон, хлористый водород.

Подготовка операторов диффузионных процессов производится в профессионально-технических училищах, после окончания которых учебу можно продолжить на факультетах электронной техники и радиоэлектроники высших учебных заведений соответствующего профиля.

Фотолитографию называют еще фотогравировкой. Процесс фотолитографии заключается в следующем. Если на пластину полупроводника нанести слой полимера и потом засветить его через специальный негатив или позитив, то есть фотошаблон, изготовленный обычным фотографическим методом, то засвеченные части полимера быстро «состарятся». После такого состаривания пластину промывают в растворителе, который растворяет только не засвеченные участки полимера. Состарившиеся же участки, благодаря прошедшему процессу старения, приобретают новые свойства, которые делают их устойчивыми к воздействию растворителя. Далее пластину помещают в смесь кислот. В результате травления на поверхности оставшихся состарившихся участков возникают лунки и выступы. Процесс искусственного состаривания полимера для получения рисунка на его поверхности называют фотолитографией. С помощью процесса искусственного старения удается выдержать размеры лунок и выступов с точностью до нескольких микрон. Таким методом на пластине полупроводника создаются элементы микросхемы, резисторы и т. д. Метод фотолитографии используется при изготовлении большей части микросхем.

Оператор прецизионной фотолитографии выполняет целый комплекс технологических операций: фотолитографию рисунка всей схемы и резисторов, травление металла с пробельных мест и резисторов, снятие фоторезистора, контроль внешнего вида схемы, проверка электрических параметров схемы и др.

Операторами фотолитографии обычно работают девушки. Достижение высокой точности, в условиях сложности изготовления микросхем, предъявляют определенные психофизические требования к/человеку, избравшему эту профессию. Основным является высокий уровень зрительно-двигательной координации. Работают операторы в специальной одежде в особо чистых помещениях с определенным микроклиматом. Запыленность помещения воздуха на рабочем месте не должна превышать 30 пылинок на 1 м3. Эта профессия одна из самых перспективных в радиоэлектронной промышленности, так как технология производства микросхем постоянно усовершенствуется. Все шире используются лазерные установки, применяются голографические методы, электроннолитография и другие современные технологии.

Подготовку операторов прецизионной фотолитографии производят в средних профессионально-технических училищах.

Процесс производства микросхем в зависимости от технологии изготовления включает различные операции, в результате которых микросхеме придаются определенные свойства. Одной из таких операций при производстве толстопленочных микросхем является операция юстировки. Во время этой операции лучом лазера подгоняются до заданного значения сопротивления резисторов микросхемы.

Операция производится на специальной лазерной установке. Плата (основа микросхемы) с резисторами вставляется в контактирующее приспособление. Резисторы по очереди подключаются с помощью щупов к прибору, измеряющему их сопротивление во время подгонки. Подгонка осуществляется следующим образом. Луч лазера с помощью микроскопа наводится на резистор и выжигает часть его материала. При этом изменяется сопротивление резистора, на что указывают показания прибора. Таким образом производится подгонка остальных резисторов. После окончания юстировки проводится контроль получившихся значений сопротивлений резисторов микросхемы.

Работа юстировщика очень напряженная и требует от него внимательности, четкости и аккуратности в выполнении производимых операций. Ему приходится постоянно следить за работой сложнейшего оборудования и показаниями приборов. Работник этой профессии должен обладать хорошей оперативной памятью так как требуется помнить допустимые значения сопротивлений резисторов, входящих в состав различных типов микросхем.

Подготовка юстировщиков осуществляется индивидуально под руководством опытных наставников непосредственно на производстве. Продолжить учебу работник этой профессии может на факультетах электронной техники и радиоэлектроники электротехнических и политехнических вузов.

После того как разработана принципиальная и~монтажная схемы, подобраны радиоэлектронные компоненты, наступает этап монтажа аппаратуры. Любая радиоаппаратура содержит множество различного назначения радиодеталей. Каждая деталь представляет важный элемент схемы, без которой аппаратура не может работать. Если бросить взгляд внутрь какого-нибудь радиоустройства, то можно увидеть конденсаторы, резисторы, катушки индуктивности и другие детали, которые соединены определенным образом цветными проводами или печатными дорожками платы. Открывшаяся картина представляет радиотехнический монтаж устройства. Творцом радиотехнического монтажа является монтажник. С помощью различных устройств, определенным образом, он производит все соединения радиоэлектронных компонентов в устройстве.