Техника - молодёжи 1965-09, страница 9

КАШ - - ч. ♦«КЧШНЩЙЙр \/—Г

мш

МШИ

МШИЛ —г-С ЛШ -^«юя

-т-

■4Ю*

т*шт\ мшм- f^J

/И4ГНИ1НАЯ I

линя \ !

Г^ТМШЮИМ

( KATVUIKH

ндиШ,

1ЩШ

sail

_ t btL- тшточш

[МИШИ

ш

mm

Короче говоря, разрешающая способность метода масок, или фотонегативов, не позволяет, да и не позволит, наверное, получить интересующие нас размеры. Тает надежда использовать хорошо освоенные принципы для дальнейшего скачка микроминиатюризации. А ведь полупроводники когда-то казались панацеей от всех бед! К примеру, «Техника — молодежи» писала девять лет назад:

«Совсем недавно появились полупроводниковые кристаллические заменители ламп, лишенные таких недостатков вакуумных триггеров, как большие габариты, ненадежность и потребление значительного количества энергии... Представим себе, что археологи будущего откопали засыпанный при какой-то катастрофе музей развития счетных машин. «Ого, — сказали бы они, — как логично наши предки шли к созданию модели мозга!»

Вот их громоздкие первые машины с вакуумными триггерами, барабанами и т. д. Затем уже нечто компактное — кристаллическая модель реле, однообразная структура... И как были бы удивлены археологи, если бы им сказали, что никто не собирался моделировать мозг! Просто инженеры, решая повседневные задачи практики, шли к тому оптимальному варианту, к которому раньше пришла природа, создавая самих инженеров» («Техника —- молодежи», 1956 г., №12).

Не будем дожидаться будущих археологов. Катастрофы не случилось, но время обобщений пришло*

Кристаллические элементы достигли расцвета, и все же они уже не удовлетворяют сегодняшним требованиям. Все дело в системе отсчета — не такие уж они маленькие, не такие надежные. Не очень любят температуру и радиацию. Не так уж мало мощности потребляют.

Задача ясна — надо создать высоконадежные элементы размером в 1 мк. Но как? Метод... метод... Есть такой метод!

НАШ ДРУГ ЭЛЕКТРОННЫЙ ЛУЧ

Первым был фбн Пирами. «Не тол* кайтесь, пожалуйста!» Оптимальный метод для автоматизации. Оптимистов больше, чем скептиков.

Янтарю чрезвычайно «повезло. Мало того, что его любят женщины, его имя уже лет триста не сходит со страниц научной литературы. Такой популярностью янтарь обязан древним грекам, которые звали его «ЭЛЕКТРОН»,

Знакомство человечества с электроном состоялось в конце прошлого века, а уже в 1907 году было обнаружено, что коллектив ускоренных электронов способен плавить самые тугоплавкие материалы. 58 лет назад Марчелло фон Пирани получил патент на изобретение, которое назыаапось «Электронная пушка для обработки материалов». С той поры появилось много пушек и еще больше патентов. Луч научилась отклонять, фокусировать, запирать, модулировать.

Писали о луче очень много. Общеизвестны четыре основ* ных компонента электронно-лучевой установки: источник электронов, ускоряющая, фокусирующая и вакуумная системы. Принципы действия всех этих систем достаточно просты и понятны: то, что одноименные заряды отталкиваются, знали в XV!! веке, действие магнитного поля на заряд обнаружили в 80-х годах прошлого века, вакуум пытался получить еще Герои Александрийский.

Одним словом, к моменту открытия чванта отрицательного заряда все было подготовлено к созданию электронной пушки. И она появилась.

6

Вслед за этим ошеломляющее развитие квантовой механики позволило обнаружить ряд особенностей электрона, роднящих его с квантами света — фотонами.

На свет появилась новая наука — электронная оптика, которая, как всякая наука, разрешая одну проблему, немедленно ставила десяток других.

У электрона оказался капризный характер. Правда, в одиночестве он ведет себя вроде бы и ничего, но один электрон даже в электромагнитном поле не воин. В коллективе себе подобных он немедленно начинает буянить и толкаться, как, впрочем, и полагается одноименным зарядам. Чем больше сила тока в таком луче, тем больше расталкивание. К этому же примешивается и тепловое взаимодействие. Эти ограничения не позволяют получить теоретический, минимально достижимый диаметр луча, обусловленный лишь дифракционным эффектом. А его предельный размер весьма заманчив. Дифракция не позволяет сфокусировать свет в точку диаметром менее 0,1 мк, тогда как электронный поток можно свести в пятнышко размером в 1—2 ангстрема (10~⁸ см!).

И это не просто теоретические высоты, с которых видны туманные дали. Уже получен луч диаметром в десятки ангстрем. Правда, надо оговориться: луч очень слабый, ток в нем мизерный, это... луч микроскопа, а не обрабатывающей пушки. Но даже таким лучом можно проводить, например, разложение малостойкой органики.

Луч еще не превратился в рабочую лошадь, покорно тянущую телегу микроминиатюризаций куда прикажут.

И все-таки он умеет многое. Сваривать. Испарять. Высаживать металл или диэлектрик из газовой фазы. Разлагать органику. Производить распыление и напыление. Фрезеровать пленки. Проделывать микроскопические отверстия. Производить электронно-оптическое уменьшение. Наконец, с высокой точностью анализировать содеянное им. Как видим, у оптимистов есть все основания полагать, что именно электронный луч является одним из тех гусей, которым предстоит спасать будущий великий Рим микроэлектроники.

ОМОЛОЖЕННАЯ СТАРУШКА

Пятьдесят тысяч и одна. Заряды стекают с острия. По принципу самообслуживания. Вы любите слоеные пироги с дырочками!

Вы бы, вероятно, удивились, если -бы, говоря о будущем сверхскоростного автомобиля, рассказчик подвел вас к бричке и сказал: «А это наша последняя модель».

Мы хотим проделать примерно то же самое. Прибор-бричка, который мы хотим представить вашему вниманию, — это рядовая электронная лампа. Правда, не совсем обычная.

Представим себе пальчиковую лампу, уменьшенную в 50 тыс. раз. В общих чертах она ничем не отличается от старушек, доживающих свой век в приемниках. Все как там: катод, анод, управляющие сетки. В обычной лампе катод нагревается, чтобы увеличить эмиссию — поток вырывающихся в вакуум электронов. В нашей оубмикроминиатюрной лампе используется холодная эмиссия с острия.

Если на конце катода сконцентрировано сильное поле, электроны благодаря «туннельному» эффекту могут преодолеть потенциальный барьер и эмиттировать тем легче, чем ближе форма эмиттера к острию.

Если острие имеет диаметр 100 ангстрем, то есть в f 00 раз меньше острия булавки, то напряжение в 50 в, приложенное к основанию, создает на острие напряженность поля, равную 10⁷ в/см. А это всего раз >в десять меньше, чем напряженность атомных полей.

Высокая плотность монтажа диктует нам необычную, по крайней мере сейчас, топологию схемной платы. На большой плоскости надо создать большое число одинаковых

(речь идет о допусках в десятки атомных расстояний!) катодов, расположенных правильными рядами, чтобы была возможна последующая обработка, По сравнению с этой задачей выписывание приветствий на зернышке риса напоминает баловство подростка с топором. Однако задача не так уж невыполнима. Тонкие пленки при нагревании в вакууме обладают способ-