Попытка к бегству - 3

      3

      Начнём, как это принято у последовательных профессиональных зануд, с начала. Производство микросхем начинается с тоненькой зеркально отполированной пластины, изготовленной из чистейшего кремния, материала очень твёрдого и очень хрупкого. Со всей мыслимой бережностью на поверхность этой пластины переносится рисунок микросхемы с фотошаблона, затем в нужные участки и на заданную глубину в кремний разными хитрыми способами вводятся необходимые примеси, изменяющие электрические свойства этих областей. Размеры участков измеряются несколькими микронами, а в глубину счёт идёт даже на малые доли микрона.

      Эти процессы повторяются многократно. Здесь много всякой специфики, которую вы не поймёте, да этого для уяснения сути и не требуется. Достаточно представлять, что инженеру, управляющему процессом, дозволительно использовать ради успеха любые доступные ему средства: от изощрённых математических расчетов до шаманских камланий – лишь бы толк был. В результате всех обработок в тонком слое кремния образуются транзисторы, диоды и все прочие составляющие микросхему элементы. Затем на пластину наносится испарённый в высоком вакууме сплошной слой металла и, наконец, лишний металл удаляется тем же способом фотолитографии, так что все элементы оказываются соединёнными между собой заданным образом. В общем, микросхемы делаются почти так же просто, как и отдельные транзисторы, на которых я ещё в Александрове съел большую собаку. Но разница всё-таки есть.

      Учтите, что пластина большая, а микросхемы (На этой стадии их называют кристаллами или чипами) маленькие, так что их там помещается десятки, сотни, а то и тысячи штук, и каждая, в свою очередь, состоит из десятков, сотен или даже тысяч элементов. На первый взгляд чипы совершенно одинаковые, но это не так. Исходная пластина наверняка имеет разброс характеристик, да и совершенно без дефектов изготовить её не удаётся. Дефекты есть и на фотошаблоне – он же изнашивается от контакта с твёрдой и не всегда идеально гладкой поверхностью пластины. Любая пылинка, попавшая – неважно, на фотошаблон или на пластину – из воздуха или используемых газов, любая частичка, осевшая из технологических жидкостей или, наконец, один-единственный микроб, от которых нигде нет спасения – это испорченный элемент, входящий в конструкцию микросхемы. И пусть этот элемент всего лишь один из тысяч, образующих конструкцию, без него вся микросхема работать не будет. Технология в принципе такова, что никакой ремонт попросту немыслим. Приходится мириться с неизбежными потерями – и отлаживать чистоту и точность производства ради того, чтобы хотя бы уменьшить их количество. Каверзность задачи усугубляется тем, что в длинной цепочке, состоящей из многих десятков технологических операций, достаточно “нагрешить” в одной из них – и всё, брак уже неисправим!

      К счастью, есть техническая возможность проверить работоспособность каждого готового чипа. Для этого к его контактным площадкам присоединяют тоненькие иглы и через них подают испытательные электрические сигналы. Дефектные чипы, то есть те, что реагируют на эти сигналы не так, как им следовало бы, безжалостно отбраковываются: для этого автомат метит их, пачкая специальной краской. Это называется многозондовый контроль – сложная и дорогостоящая процедура. Вспомните, что до этого этапа все составляющие пластину чипы обрабатывались одновременно. Более того, ряд операций совершался одновременно над целой партией в десятки и сотни пластин. Но как ни хлопотно, как ни дорого измерить поодиночке каждый из многих тысяч кристаллов, помещать заведомо бракованный чип в золочёный корпус из специальной керамики только ради того, чтобы потом выбросить его вместе с корпусом – неизмеримо дороже. При тогдашнем уровне техники из сотни расположенных на пластине чипов годными оказывались 20... 30 штук. Ну, 50 в лучшем случае. Легко догадаться: чем микросхема сложнее по конструкции и чем большую площадь занимает она на пластине, тем меньше годных чипов получается в итоге.

      Но всё-таки получаются! А основная задача технолога: поддерживать, а если хватит ума, то и повышать выход годных, выявляя и устраняя причины потерь.