ЭЛИОНИКА

— раздел электроники, изучающий явления, связанные с взаимодействием электронных и ионных пучков с веществом и применением этих пучков в технологических процессах производства электронных приборов. Э. развивается в двух осн. направлениях — физическом и технологическом. Предметом физ. направления Э. являются теоретические и экспериментальные исследования механизма проникновения ускоренных электронов и ионов в вещество, эффективности преобразования их кинетической энергии в тепло, распределения выделяемой мощности в объеме, кинетики тепловых процессов в зоне взаимодействия пучков с веществом и в непосредственной близости от этой зоны, физ.-хим. изменений в облученных участках материала и т. д. Задачами технологического направления Э. являются теор. и практическая разработки методов исследования электронно-ионнолучевых процессов для обработки материалов — локального испарения их, легирования полупроводников, микросварки и микропайки, полимеризации мономеров и др.

Первые сведения о попытках использовать остросфокусированные электронные и ионные пучки в качестве инструмента для микрообработки материалов появились в 50-х годах. Систематическому глубокому и интенсивному изучению возможностей такого применения в электронной промышленности во всех развитых странах сильно способствовал прогресс в области микроэлектроники (см. Микроэлектронная элементная база вычислительной техники) в начале 60-х годов.

Ценными особенностями электронного луча является то, что в нем можно получить высокую и легко регулируемую плотность энергии, и то, что его практически мгновенно можно направить в любую точку обрабатываемой поверхности. При столкновении с веществом быстролетящие электроны отдают ему большую часть своей кинетической энергии, вызывая в нем разнообразные изменения. Наименьшее сечение электронного пучка в области взаимодействия с облучаемым материалом — порядка микрометра и даже его долей, а плотность мощности в них достигает Электроннолучевые технологические операции выполняют в высоком и сверхвысоком вакууме. В современной микроэлектронной технике электронный луч используют при изготовлении -переходов, резисторов, туннельных диодов, некоторых типов транзисторов, для соединения компонент микросхем и т. д. При изготовлении -переходов, напр., монокристаллические участки пластины с предварительно нанесенным на них слоем легирующего вещества подвергают облучению так, чтобы в месте электронной бомбардировки происходило расплавление полупроводника на заданную глубину и внедрение в расплай легирующей примеси. После выключения пучка расплавленная зона остывает и кристаллизуется, в полупроводнике образуется микро-область с другим типом проводимости, а на границе этой области -переход. На одной пластине можно изготовить сотни и тысячи таких компонент. Воспроизводимость характеристик таких микродиодов, расположенных на всей поверхности, получается очень высокой. Для получения резисторов на диэлектрическую или полупроводниковую подложку с изолирующим слоем вначале в вакууме наносят проводящую пленку, а затем «гравируют» ее лучом, создавая полоски нужных размеров. С помощью электронного луча удобно изготовлять также миниатюрные пленочные конденсаторы в виде, напр., введенных один в другой «гребешков» и т. д.

Особое место в Э. занимает электронная литография, отличающаяся высокой разрешающей способностью. Использование электронного луча вместо света для экспонирования фоторезистивных материалов позволяет создавать моноблочные функциональные узлы, состоящие из тысяч идентичных логических элементов, геом. размеры которых составляют доли микрометра. При этом отпадает необходимость в трудоемком процессе изготовления масок, облегчается задача автоматизации процессов электр. соединения отдельных микросхем в функциональные узлы. Ионнолучевые способы обработки применяются для очистки поверхностей, травления пленок, селективного нанесения тонких слоев материала на нужные участки подложки, легирования полупроводников и т. д. Легирование осуществляется, напр., не за счет применения процессов нагрева, а путем прямого внедрения разогнанных полем ионов примеси в кристаллическую решетку. Это упрощает задачу точного регулирования количества введенных примесей, глубины их залегания и размеров зоны легирования. Из-за отсутствия высоких температур в зоне облучения резко уменьшается количество нежелательных посторонних примесей, обычно диффундирующих в

нагретую область полупроводника; из ионного Пучка ненужные примеси удаляются фокусирующей системой.

Методы Э. в настоящее время активно изучаются, и их применение в технологии расширяется. Практическое осуществление этих методов тесно связано с успехами в разработке электроннолучевого и ионнолучевого оборудования, а также с достижениями в построении современных кибернетических средств управления. Для целей Э. создан ряд пром. установок и целых автоматизированных агрегатов. В СССР разработано несколько типов элионных установок (напр., «ЭЛУРО») и управляющих систем (см. ).

Лит.: Кабанов А. Н. Современное состояние и перспективы развития электроннолучевого метода микрообработки. «Физика и химия обработки материалов», 1967, 4; Введение в технологию электроннолучевых процессов. Пер. с англ. М.,: 1965; Symposium on electron beam techniques for microelectronics. «Microelectronics and reliability», 1965, y. 4, № 1.

В. П. Деркач.