Большая Советская Энциклопедия (МИ) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ"

  Лит.: Костюк П. Г., Микроэлектродная техника, К., 1960; Glass microelectrodes, N. Y., 1969.

  О. З. Бомштейн.

Микроэлектромашина

Микроэлектромаши'на, электрическая машина мощностью от долей вт до нескольких сотен вт, с частотой вращения вала (ротора) до 30 000 об/мин. Различают М. постоянного и переменного тока и универсальные. М. могут иметь различное конструктивное исполнение в зависимости от назначения и условий их эксплуатации. В устройствах автоматики, в кино-, фото- и радиоаппаратуре широко применяют микропривод , а в системах с элементами обратной связи — тахогенераторы , которые используются также в дифференциаторах и интеграторах. В системах синхронизации применяют реактивные электродвигатели с сосредоточенной статорной обмоткой и сельсины ; в гироскопах и радиолокационных установках, а также в системах следящего электропривода широко распространены индукторные генераторы . Шаговые электродвигатели чаще всего применяют для привода механизмов, имеющих стартстопное движение, или механизмов с непрерывным движением, в которых управляющее воздействие задаётся последовательностью электрических импульсов, например в приводах станков с программным управлением и т. д. В бытовых электроприборах используют универсальные коллекторные электродвигатели.

  Лит.: Армейский Е. В., Фалк Г. Б., Электрические микромашины, М., 1968; Брускин Д. Э., Зорохович А. Е., Хвостов В. С., Электрические машины и микромашины, М., 1971.

  Ю. М. Иньков.

Микроэлектроника

Микроэлектро'ника, область электроники , занимающаяся созданием электронных функциональных узлов, блоков и устройств в микроминиатюрном интегральном исполнении. Возникновение М. в начале 60-х гг. 20 в. было вызвано непрерывным усложнением функций электронной аппаратуры, увеличением габаритов и повышением требований к её надёжности. Применение в отдельных устройствах нескольких тысяч и десятков тысяч самостоятельно изготовленных электронных ламп, транзисторов, конденсаторов, резисторов, трансформаторов и др., сборка их путём соединения выводов пайкой или сваркой делали аппаратуру громоздкой, трудоёмкой в изготовлении, недостаточно надёжной в работе, требующей значительного потребления электроэнергии и т. д. Поиски путей устранения этих недостатков привели к появлению новых конструктивно-технологических направлений создания электронной аппаратуры: печатного монтажа , модулей и микромодулей , а затем и интегральных схем (на базе групповых методов изготовления).

  Используя достижения в области физики твёрдого тела и особенно физики полупроводников , М. решает указанные проблемы не путём простого уменьшения габаритов электронных элементов, а созданием конструктивно, технологически и электрически связанных электронных структур — функциональных блоков и узлов. В них согласно принципиальной схеме конструктивно объединено большое число микроминиатюрных элементов и их электрических соединений, изготавливаемых в едином технологическом процессе. Такой процесс, ставший возможным благодаря предложенному в 1959 планарному процессу получения полупроводниковых (ПП) приборов, предполагает применение исходной общей заготовки (обычно в виде пластины из ПП материала) для большого числа (~ 100—2000) одинаковых электронных функциональных узлов, одновременно проходящих последовательный ряд технологических операций в идентичных условиях (рис. 1 ). Т. о., каждый такой узел получают не в результате сборки из дискретных элементов, а в итоге поэтапной групповой интегральной обработки многих одинаковых узлов на одной пластине. В процессе обработки отдельным участкам ПП материала придаются свойства различных элементов и их соединений, в целом образующих изготавливаемый узел. Полученный микроминиатюрный узел, отделённый от пластины и помещенный в корпус, называется интегральной микросхемой, или интегральной схемой (ИС). В связи с этим в М. изменяется само понятие элемента. Практически элементом становится ИС как неделимое изделие, состоящее из 5 элементов и более. ИС характеризуется уровнем интеграции — числом простейших элементов в ней.

  В силу специфики — исключительно высокой точности проведения технологических процессов и большого числа операций — для изготовления микроэлектронных изделий требуются разнообразные высококачественные ПП и другие материалы и прецизионное технологическое оборудование. Базовым ПП материалом служит монокристаллический кремний. Технологическое оборудование должно обеспечить изготовление элементов ИС с точностью их размеров в пределах единиц и долей микрометра.

  В соответствии с используемыми конструктивно-технологическими и физическими принципами в М. может быть выделено несколько взаимно перекрывающихся и дополняющих друг друга направлений: интегральная электроника , вакуумная микроэлектроника, оптоэлектроника и функциональная электроника . Наибольшее развитие получила интегральная электроника. С её появлением открылись широкие возможности микроминиатюризации радиоэлектронной аппаратуры, начался процесс создания аппаратуры третьего поколения — с применением ИС (первое поколение — на электровакуумных приборах, второе — на ПП приборах). Область применения ИС простирается от вычислительной техники и космических систем до бытовой аппаратуры. Темпы роста производства ИС исключительно высоки. Мировая промышленность в 1972 выпустила более 1 млрд. ИС.

  На базе групповых методов изготовления, путём формирования необходимого количества электронных элементов и электрических связей между ними в объёме одного ПП кристалла были впервые созданы (1959—61) полупроводниковые ИС. В их производстве наиболее распространена планарно-эпитаксиальная технология, заимствованная из производства дискретных ПП приборов (см. Полупроводниковая электроника ) и отличающаяся от него лишь дополнительными операциями по электрической изоляции отдельных элементов на ПП пластине и соединению всех элементов в кристалле в единый функциональный узел. Для изоляции используются методы создания вокруг элемента области ПП материала с противоположным типом проводимости (при этом образуется изолирующий р-n -переход, см. Электронно-дырочный переход ) или слоя диэлектрика, например двуокиси кремния. Основные технологические операции планарно-эпитаксиальной технологии: механическая и химическая обработка ПП пластин; эпитаксиальное наращивание на пластине слоя с необходимыми электрофизическими свойствами (типом проводимости, удельным сопротивлением и т. д.); фотолитография ; легирование (например, посредством диффузии или ионного внедрения ); нанесение металлических плёнок — электродов, соединительных дорожек, контактных площадок (рис. 2 ).

  Из всех перечисленных этапов технологического процесса наиболее ответственным является фотолитография. Она обеспечивает проведение избирательной обработки отдельных участков ПП пластины, например вытравливание «окон» в окисной плёнке на пластине для проведения диффузии примесей. В этом процессе используется светочувствительный лак — фоторезист . Плёнка фоторезиста, нанесённая на ПП пластину, облучается ультрафиолетовым светом через приложенную плотно к пластине фотомаску — т. н. фотошаблон, который представляет собой стеклянную пластинку с выполненным на ней повторяющимся рисунком, образованным непрозрачными и полупрозрачными участками (чаще всего слоя хрома). После облучения плёнка фоторезиста подвергается селективному травлению, в результате чего на ПП пластине воспроизводится рисунок фотошаблона. Экспонирование фоторезиста проводится также и бесконтактным способом: проецированием рисунка на пластину. Перспективен метод экспонирования заданного рисунка электронным лучом (электронолитография).