Kafedrasi nurmetova saida karimjon qizi


Download 334.32 Kb.
Pdf просмотр
bet1/4
Sana08.06.2018
Hajmi334.32 Kb.
  1   2   3   4

O’ZBEKISTON  RESPUBLIKASI 

OLIY  VA  O’RTA  MAXSUS  TA`LIM  VAZIRLIGI 

 

MIRZO  ULUG’BEK  NOMIDAGI  

O’ZBEKISTON  MILLIY  UNIVERSITETI 

 

FIZIKA FAKULTETI 

"YARIMO’TKAZGICHLAR VA POLIMERLAR FIZIKASI"  

KAFEDRASI 

 

 

NURMETOVA   SAIDA   KARIMJON   QIZI 

 

 



"YARIM O’TKAZGICH  ASBOBLAR  YARATISHDA  HIMOYAVIY 

QATLAMLAR  VA  ASBOBLAR  QOPLAMALARI  B O’YICHA  

USLUBIY  QO’LLANMA  YARATISH"  

mavzuidagi 

 

BITIRUV  MALAKAVIY  ISH 

 

 

 

 

 

 

Ilmiy rahbar: 

dotsent Nazirov D.E. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Toshkeнт  2013 



 

 



M U N D A R I J A  



 

bet 


Kirish .................................................................................... 

Yarimo’tkazgich  asboblar  sirtini  mustahkamlash  va 



himoya qilish ……………………………………………… 

Planar texnologiyada himoyaviy dielektrik pardalar ……… 



Kremniyni termik oksidlash kinetikasi ……………………. 

Suv bug’ida kremniyni termik oksidlash ………………….. 



13 

Quruq kislorodda termik oksidlash ……………………….. 

13 

Kremniy oksid pardalarini pirolitik o’tkazish …………….. 



18 

Tetraetoksisilaning  termik  parchalanishi ………………… 

18 

Silanning kislorod bilan oksidlanishi ……………………... 



18 

Kremniyni anod oksidlash ………………………………… 

20 

Elektrolitik anodlash ………………………………………. 



20 

Kremniyni  gazli  anodlash ………………………………... 

21 

Kremniyni past temperaturali ion – oksidlash …………….. 



21 

Kremniy nitridi qoplamalarini olish. Aralash  qoplamalar ... 

23 

Himoyaviy dielektrik pardalarning sifatini nazorat qilish … 



26 

Yarimo’tkazgich  asboblar  sirtini  mustahkamlash  va 

himoyalash ………………………………………………… 

30 


Asbobning  elektrik  parametrlariga  pn  o’tish  sirtiy 

holatining  ta’siri ………………………………………….. 

30 

Organik qoplamalar yordamida sirtni himoyalash ………... 



33 

Kremniy oksidi va nitridlar bilan himoyalash …………….. 

36 

Metal oksid pardalar bilan himoyalash ……………………. 



36 

Shisha pardalar bilan himoyalash …………………………. 

39 

Nazorat savollari …………………………………………... 



42 

Glossariy …………………………………………………... 

43 

Adabiyot ………………………………………………....... 



45 

 



KIRISH 



 

 

Hozirgi  zamon  elektron  texnikasi  va  mikroelektronikasida  eng  muhim 



talablardan  biri  ayrim  qismlari,  birikuvlar  va  bir  butun  qurilma  ishonchli  va 

uzoq muddatli ishlay olishidir. 

 

Bu  talabning  qondirilishi  yarim  o`tkazgich  sirtining  holati  va  uning 



atrof  muhit  bilan  o`zaro  ta`sirlashishiga  bog`liq.  Bunday  asboblar  sirtni 

mustahkamlash va himoya qilish vazifasi kelib chiqadi. 

 

Keying  vaqtda  himoyalovchi  qoplamalar  sifatida  amorf  shakldagi 



kremniy oksidi SiO

2

, kremniy nitridi Si



3

N

4

, alyuminiy oksidi Al

2

O

3

 pardalari 



va ularning birlashmalari keng qo`llanilmoqda.  

 

Himoyalovchi  qoplamalar  boshqa  ko`p  vazifalarni  ham  o`taydi:  ular 



integral  mikrosxemalarda  (IMS)  legirlovchi  muhit,  kondensatorining 

dielektrigi,  elementlarni  bir  biridan  ajratib  turuvchi  qatlam  (izolyator) 

vazifasini, MDYa – asboblar va sxemalarda zatvorning  dielektrigi, diffuziya 

yoki ionlar bilan legirlashda niqoblar xizmatini bajaradi.  

 

Ammo, himoyalovshi parda eng mukammal bo`lganda ham bo`yoqlar, 



jipslovchilar  va  boshqa  choralar  yordamida  asbob  qo`shimcha  ifodalanadi. 

Bu  masalalar  asosan  yarimo`tkazgich  materiallar  va  asboblar  texnologiyasi 

fanida batafsil ko`riladi.  

 

Quyida  yarimo’tkazgich  asboblar  sirtini  mustahkamlash  va  himoya 



qilish bo’yicha bir qator chora-tadbirlar bilan yaqindan tanishamiz. 

 

 



YARIMO`TKAZGICH  ASBOBLAR  SIRTINI 

MUSTAHKAMLASH  VA  HIMOYA  QILISH 

 

 



Yarimo`tkazgich 

asboblarning 

sirtiy 

xossalari 



qanday 

mustahkamlanadi? Ushbu savolga quyida javob berishga harakat qilamiz.  

 

1.  Yarimo`tkazgich  sirtiga gaz  muhiti qattiq  ta`sir ko`rsatadi.  Kislorod 



va suv bug`i ayniqsa muhim o`rin tutadi. Yarim o`tkazgich sirtiga kislorod va 

suvning  so`rilishi  o`tkazuvchanlik  zonasidan  elektronlarni  tutib  olishga  olib 

keladi,  ya`ni  ular  aktseptorlar  bo`ladi.  Ammo,  yarim  o`tkazgich  hajmida 

kislorod  donor  bo`ladi.  Mazkur  so`rilgan  atomlar  (molekulalar)  zichligiga, 

ularning  joylashish  tartibiga  qarab  bu  sharoitda  olingan  elektron-kovav 

o`tishlar  xarakteristikalari  har  hil  bo`ladi.  Asbobning  tanasida  suv  bug`i 

bosimini  boshqarish  mumkin,  uni  jipslash  vaqtida  suv  bug`ining  talab 

qilinadigan  bosimi  o`rnashtiriladi.  Bu  esa  asbobning  ishlatilishi  jarayonida 

uning xossalarini mustahkam saqlash imkonini beradi. Bu maqsadga erishish 


 

uchun  reaktiv  yutgichlar,  molekulyar  elaklar  –  tseolitlardan  va  sirtiy 



oksidlovchi tiklovchi reaksiyalardan foydalaniladi.  

 

2.  Elektron–kovak  (p-n)  o’tishlar  sirtini  atrofidagi  atmosferadan 



ximoyalash  uchun  namga  bardoshli  bo’yoq  yoki  kompaund  qoplamalari 

qo’llaniladi. Bu usul eng sodda va texnologik qulaydir. 

 

Kremniy  asosidagi  polimer  pardalar  muhim  qoplamalar  bo’lib,  ular 



yarimo’tkazgich sirtiga silanlash usulida o’tkaziladi.  

 

Tabiiy sharoitda, masalan kremniy va germaniy sirti hamma vaqt oksid 



qatlami bilan qoplangan. Ammo bu qatlamlarning himoyaviy xossalari uncha 

yuqori emas, shuning uchun yarim o’tkazgich sirtini suniy oksidlash uslllari 

qo’llaniladi.  

 

Kremniy  oksili  SiO



2   

pardalaridan  yarim  o’tkazgich  sirtini  va  ayniqsa  



p–n    o’tishning  sirtiga  chiqish  joylarini  himoyalash  uchun  foydalaniladi.       

U juda ko’p maqsadlarni amalga oshirishga imkon  beradi.  

 

- Oksidlash usullari: 



- Termik oksidlash; 

- Elektrolitda anod oksidlash; 

- Kislorod plazmasida oksidlash; 

  Birinchi  usul  ko’p  qo’llaniladi.  Kislorod  atmosferasida  termik 

oksidlashda: 

 

Si+O





SiO

 

reaksiya amalga oshiriladi. 



 

Kremniyni suv bug’ida oksidlash usuli ham qo’llaniladi. Bu holda ham 

ancha sifatli oksid pardalar hosil qilinishi mumkin. Boshqa bir necha usullar 

haqida maxsus adabiyotda batafsil ma’lumot olish mumkin. 

 

Sirtini  oksidlash  yo’li  bilan  kremniyda  yoki  uning  karbidida  yuqori 



elektrik  va  niqoblovchi  himoyaviy  qatlam  shishasimon  kremniy  oksidi 

bo’ladi (1-rasm). Bunday qatlamni o’tkazish usullari ishlangan.   

Bevosita o’tkazish usullari: Vakuumda SiO ni changlab keyin uni SiO

 



shakliga  yetkazish;    elektronlar  nuri  ta’sirida  kvarsni  changlab  vakuumda 

SiO

ni o’tkazish; kremniyni past bosimda kislorod muhitida bug’lantirish. 



 

Bilvosita  usullar:  alkoksisilanlar  pirolizi;  monosilanni  oksidlash; 

kislorod plazmasida kremniyni reaktiv changlash.  

 

Kremniy  oksidi  SiO



qatlami  niqoblash  xossasiga  ega,  ya’ni  u  yuqori 

temperaturada  maxalliy  diffuziya  jarayoni  o’tkazilganda  kirishmalarning 

kirib qolishiga yo’l qo’ymaydi. 

 

 


 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 

 



 

1-rasm. Kristall va shishasimon holatdagi ikki o’lchamli kremniy dioxidi 

strukturalari. 

a – kvars kristali; б – Zaxariyens bo’icha kvars shishaning modeli; 

в -  kvars shishaning polimer modeli. 


 

SiO

 dan boshqa yana kremniy nitridi va alyuminiy oksidi qoplamalari, 



kombinatsion  qoplamalar  ham  qo’llaniladi.  Ba’zi  hollarda  SiO

himoyaviy 



qoplamalarni  qo’llash  mumkin  emas,  chunki  ular  Al,  Ga,  In  kirishmalar 

diffuziyasini niqoblashi qiyin va h.k. 

Bir  qator  xollarda  kremniy  nitridi 

Si

3

N

qoplamalari yoki Si



3

N

va SiO



birgalikdagi qoplamalari qo’llaniladi.  

 

Alyuminiy  oksidi  Al





O

qoplamalari  MDYa  –  tuzilmalarda  va  MDYa 



katta  integral  sxemalarda  izolyator  (dielektrik)  yoki  himoyalovchi  qoplama 

sifatida  ishlatiladi.  Mazkur  maqsadlarda  yengil  suyuladigan  shisha 

qoplamalar ham qo’llaniladi.  

 

 



PLANAR  TEXNOLOGIYADA   

HIMOYAVIY  DIELEKTRIK  PARDALAR 

 

 



 

Yarimo’tkazgichli  asboblar  va  integral  mikrosxemalarni  planar 

texnologiya  bo’yicha  tayyorlashda  himoyaviy  dielektrik  pardalar  katta  ro’l 

o’ynaydi.  Ular  donor  va  akseptor  kirishmalarni  maxalliy  diffuziya  qilishga, 

mikrosxemaning  aktiv  va  passiv  elementlarini  bir–biridan  izolyatsiyalashga 

xamda  p–n  o’tishlarni  tashqi  ta’sirlardan  himoyalashga  imkiniyat  beradi. 

Shuning uchun planar texnologiya himoyaviy dielektrik pardalarga quyidagi 

asosiy  talablar  qo’yadi:  boshlang’ich  taglik  sirtiga  diffuziyalanuvchi 

elementlarning (bor, surma, arseniy va boshqalar)  kirishini to’la himoyalash; 

vaqt  o’tishi  bilan  kimyoviy  barqarorlik  va  turg’unlik;  bir  jinslilik 

mustahkamlik;  yuqori  mexanik  mustahkamlik  talabalari  qo’yiladi.  Albatta, 

bu talablarni to’la bajaradigan moddani topish qiyin. Biroq ma’lum talablarga 

javob beradigan moddalar mavjud. 

 

Himoyaviy dielektrik pardalar uchun tayanch materiallar sifatida kvars, 



kremniy  monoksid  va  to’rt  oksidi,  kremniy  nitride  va  boshqalardan 

himoyaviy  dielektrik  pardalar  tayyorlash  uchun  foydalanish  mumkin.  Biroq 

hozirgi  kunda  ikkita  material:  kremniy  to’rt  oksidi  va  nitridi  keng 

qo’llanilmoqda. 

 

 

 



KREMNIYNI  TERMIK  OKSIDLASH  KINETIKASI 

 

 



Planar  texnologiyada  yarimo’tkazgichli  asboblar  va  integral 

mikrosxemalar  tayyorlashda  kremniyni  termik  oksidlash  usuli  keng 

tarqalgan.  Bunda  boshlang’ich  kremniy  taglikda  oksidlovchi  muhitda 

qizdirish natijasida himoyaviy dielektrik parda SiO

olinadi. Bu usul qalinligi 



 

va  tuzilishi  bo’yicha  tekis  hamda  yuqori  himoya  va  dielektrik  xossaga  ega 



bo’lgan  sifatli  niqoblovchi  parda  olish  imkoniyatini  beradi.  Kislorod 

muhitida  kremniy  termik  oksidlashda  himoyaviy  dielektrik  parda  SiO

ning 


hosil bo’lishi jarayoni kinetikasini ko’ramiz. 

 

Termik  oksidlanish  jarayonini  bilish  uchun  oksidlovchi  oqim 



tushunchasini kiritamiz. “Oksidlovchi oqim” deganda birlik vaqtda taglikning 

birlik sirtidan o’tuvchi oksidlovchi molekulyar miqdori tushuniladi. 

 

Kremniyning  termik  oksidlanish  jarayoni  modeli  ko’rsatilgan  bo’lib,     



u  “oksidlovchi  (gaz)  –  oksid  qatlam  (qatlam)  –  kremniy  taglik”dan  iborat.       

Bu  tizim  orqali  o’tadi  va  ularning  har  biri  oksidlovchi  “tashqi  muhit  – 

kremniy taglik” tizim sohalaridan biriga mos keladi.  

 

Kremniyning  termik  oksidlanish  jarayoni  modeli  2  va  3–rasmlarda 



keltirilgan.  Rasmlardan  ko’rinishicha,  F

l   

oqim  kremniy  taglik  sirti  tomon 

oksidlovchi  gaz  faza  massa  ko’chirishiga  to’g’ri keladi.  Ma’lumki,  kremniy 

sirtida  hamma  vaqt    yupqa  oksid  qatlami  mavjud,  unda  F



l

  oqim  bu  holda 

oksid  sirti  tomon  oksidlovchini  ko’chirishga  mos  keladi.  Bu  ko’chirish 

diffuziya  jarayoni  hisobiga  hamda  “gaz  –  tashuvchi”ning  oqimi  bilan 

majburiy  ko’chishi  hisobiga  amalga  oshiriladi.  Ko’chish  tezligi  oksidlanish 

jarayonining texnologik rejimiga bog’liq bo’ladi.  

 

Sanoat  kremniyni  termik  oksidlash  jarayoni  uchun  aniq  bir  tezlikda 



ishchi  kamera  orqali  o’tuvchi  majburiy  oksidlovchi  F

l

  oqimidan  

foydalaniladi:  

F



=h (C



- C



 

Bu  yerda,  h  –  oksidlovchi  gaz  ko’rinishidagi  massaning  ko’chirish 



jarayon  tezligi  doimiysi;  C

1

  –  hajmda  gaz  fazadagi  oksidlovchining 



muvozanatli  konsentratsiyasi;  C

–  oksid  sirti  yaqinida  oksidlovchi 



konsentratsiyasi.   

 

Oksidlovchi zarralar oksid sirtiga yetib borganda, bu sirtda yutilib, erib 



ketadi.  Bunda  fazada  oksidlovchi  konsentratsiyasi  va  qattiq  fazada  eruvchi 

oksidlovchi 

konsentratsiysi 

munosabatlaridan 

taqsimot 

koeffisienti 

aniqlanadi.  Oksidda  oksidlovchining  erish  jarayoni  harakatdagi  kuch          

“gaz – oksid sirti” sistemasida oksidlovchi konsentratsiyasi gradienti bo’ladi. 

Shuning uchun oksidlovchi oqim: 

 

F





=   (C



- C

3

 

bu yerda,   – oksid qatlamda oksidlovchining erish jarayoni tezligi doimiysi;        



C

– gaz fazali oksid qatlam chegarasidagi oksidlovchi konsentratsiyasi. 



 

 



 



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 – rasm. Kremniyning termik oksidlanish jarayoni modeli.  

 

 

 



 

 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



3 - rasm. Elementar “kremniy – kislorod” tetraedri (а) va Zaxariyens 

bo’icha kvars shisha tuzilishining sxemasi (б): 

- shishs hosil qilgich; 



 - modifikator; 

 



ko’priksimon kislorod;             

 



-

 noko’priksimon kislorod.  



 

10 


 

Oksid  qatlamda  erigan  oksidlovchi  gaz  faza  sirti  chegarasidan  – 

oksiddan oksid chegara – kremniy taglik tomon diffuziyalanadi. Ushbu holda 

oksidlovchi  oqim  F



3

  oksid  chegarasidagi  konsentratsiyalar  farqiga 

proporsional va oksid qatlam qalinligiga teskari proporsional. Shunday qilib, 

oksidlovchi oqim: 

 

F



= D 

 

 

bu  yerda,  D  –  oksidda  oksidlovchining  diffuziya  koeffintsienti;  C



–  oksid 

kremniy  taglik  chegarasida  oksidlovchi  konsentratsiyasi;  X

–  oksid  qatlam 



qalinligi. 

 

Oksid  qatlam  orqali  diffuziyalanuvchi  oksidlovchi  oksid–kremniy 



chegarasidan o’tib kremniy bilan reaksiyaga kirishadi. Natijada, kremniyning 

oksidlanishi yangi oksid qatlamni xosil qiladi. F

oqim oksid – kremniy sirti 



qismida  ro’y  beradigan  oksidlanish  reaksiyasining  kimyoviy  tezligini 

xarakterlaydi. 

Kremniyning 

oksidlanish 

tezligi 

oksidlovchi 

konsentratsiyasiga proporsional, natijada: 

     


 

F



= k C

 

bu yerda, k – oksidlanish reaksiyasi tezligi doimiysi. 



 

Agar  muvozanat  rejimida  barcha  oqimlar  bir–biriga  teng  desak,  unda 



F

1

=F



2

=F



3

=F



4

=F  bo’lsa,  oqimlar  uchun  tenglamani  birgalikda  yechish 

natijasida  oksidlovchining  yig’indi  oqimi  uchun  ifoda  olish  mumkin.  Gaz-

tashuvchi laminar (qatlamdor) oqim va oksidlovchini gaz–qattiq jism chegara 

qismida oksidlovchining konsientratsiyasi taqsimotini chizig’iy deb ko’rsak, 

 

C



=  C

2,  

bu yerda  0



 

  



F

= F



2  

shartdan,  

 

d (C



– C

4

) = kC

yoki   = 

 

 



ifodani topamiz. F

3

= F



shartdan esa: 

 



  = kC

4

 yoki 


  



 

11 


Bu  ifodalarni  hadma–had  qo’shib,  C

4 

ning  C

1 

ga    (C



2

)  bog’liqligini 

topamiz: 

 

+  +1=



 + 

 + 1, 


 

 =  



 

 

F



4

  oqim  ifodasiga  C



qiymatni  qo’yib,  oksidlovchining  yig’indi  oqimini 

aniqlaymiz: 

 

F = 

 

 



bu yerda, 

 - oksidlanish jarayoni tezligining samaraviy doimiysi,  

 

Agar  oksidni  birlik  V  hajmda  hosil  bo’lishida  oksidlanish  reaksiyasi 



natijasida  N  ta  oksidlovchi  zarracha  o’tgan  bo’lsa,  unda  oksid  qatlamning 

o’sish tezligi quyidagi tenglama bilan ifodalanadi: 

 

 

 



 

 

 



Belgilashlar kiritamiz: 

 

D va 



 

Unda  


 

 

 



Bu tenglamaning ikkala tomonini integrallab, olamiz: 

 


 

12 


yoki  

 

 



 

ga ega bo’lamiz. 

 

Bu kvadrat tenglamani yechib, vaqt funksiyasida oksid qalinligi uchun 



ushbu ifodani olamiz; 

 

 



yoki  

 

 



 

Kremniyning  termik  oksidlanish  jarayonini  ikkita  chegaraviy  hollar 

uchun  ko’ramiz.  Oksidlanish  jarayoni  vaqti  katta  bo’lganda  ya’ni 

 

bo’lganda  



 

 

 



ifodani  olamiz.  Shunday  qilib,  bu  chegaraviy  xol  uchun  oksidlanish  termik 

jarayonining  parabolik  qonuniga  ega  bo’ldik.  Bu  yerda,  B  -  koeffintsient 

oksidlanish tezligi doimiysi sifatida ko’riladi.  

 

Boshqa  chegaraviy  holda,  oksidlanish  vaqti  kichik  bo’lganda,  ya’ni 



 shartda  

 

 



 

 

Ifodani  olamiz.  Oksid  qatlamning  termik  oksidlanishi  jarayoni  o’tkazish 



vaqtiga bog’liqligi ikki chegaraviy hol uchun ko’rsatilgan. 

 

 

 

13 


SUV BUG’IDA KREMNIYNI TERMIK OKSIDLASH 

 

 

Kremniy  sirtida  yuqori  tozalikdagi  (10  ÷  20  MOm



  ּ

sm  tartibda) 

himoyaviy  dielektrik  parda  olish  uchun  suv  bug’ida  termik  oksidlanishdan 

foydalaniladi  (4-rasm).  Bug’  miqdori  reaksiya  tezligini  chegaralamaganda, 

suv  bug’i  bilan  kremniyning  yuqori  temperaturadagi  reaksiyalaridan 

foydalaniladi.  Suv  bug’lari  partsial  bosimni  ushlab  turish  uchun  kremniy 

plastinkalar  sirtida  suvni  qizdirib  turish  kerak.  Oksid  pardani  tuzilmali 

shakllanishi  kremniy  sirtida  oksid  qatlam  orqali  suvni  diffuzion  ko’chishi 

hisobiga  bo’ladi.  Oksid  pardani  tuzilmali  shakllanishi  kremniy  sirtiga  oksid 

qatlam  orqali  suvni  diffuzion  ko’chishi  hisobiga  bo’ladi.  Oksid  pardaning 

tuzilmali shakllanishiga oksidlanish reaksiya jarayoni natijasida vodorodning 

paydo  bo’lishi  va  uning  plastina  ichki  tomon  diffuziyasi  ta’sir  ko’rsatadi. 

Chunki,  vodorodning 

  temperaturada  diffuziya  koeffintsienti 

  bo’lib,  suvning  shu  temperaturada  diffuziya  koeffitsientidan 

  ancha  yuqori,  unda  kremniy–oksid  chegara  qismida 

gidrooksidlarning  paydo  bo’lishiga  faqat  suv  molekulalari  mavjudligigina 

emas, vodorodning ham bo’lishligi bilan tushuntiriladi.  

 

Oksidlanish jarayoni 



 dan yuqori temperaturalarda oksid qatlam 

hosil bo’lishi parabolic qonun bo’yicha, ya’ni 

 = Bt qonuniga mos keladi. 

  dan  past  temperaturalarda  jarayon  quyidagi  qonuniyat  ko’rinishida 

ketadi.  

 



 

 

Oksidlanish  temperaturasi  qancha  kichik  bo’lsa,  oksid  qatlam  hosil 



bo’lish  qonuni  chizigiylikka  yaqin  bo’ladi.  Oksid  qatlam  chizig’iy  o’sishini 

  temperaturalarda  yuqori  bosim 

  ostida 

suv bug’ida olish mumkin.  

 

Albatta,  oksid  qatlamning  o’sish  tezligi  taglikning  yo’nalashiga, 



elektrik  o’tkazuvchanlikning  turiga  va  namuna  taglikdagi  kirishmalar 

konsentratsiyasiga ham bog’liq. 

 




Do'stlaringiz bilan baham:
  1   2   3   4


Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2019
ma'muriyatiga murojaat qiling