Mdya – tranzistorlar asosida imslarni tayyorlash Bajardi: Sa’dulloyev Muhammad

MDYA – tranzistorlar asosida IMSlarni tayyorlash

Bajardi: Sa’dulloyev Muhammad

Muhammad al-Xorazmiy nomidagi Toshkent Axborot Texnologiyalari Universiteti

REJA:

• IMSlarni tayyorlash.
• MDYA – tranzistorlar asosida IMSlarni tayyorlash.

IMSlarni tayyorlash

IMS tayyorlash uchun planar, planar – epitaksial texnologiya – lardan foydalaniladi. Planar texnologiyada elementlar p – yoki n – turli yarimo’tkazgich asosda hosil qilinadi. Planar – epitaksial texnologiyasida lementlar asos sirtiga o’stirilgan epitaksial qatlamda hosil qilinadi.

Texnologiya asosni (epitaksial qatlamni) navbatma – navbat donor va akseptor kiritmalar bilan legirlashga asoslanadi, natijada sirt tagida turli o’tkazuvchanlikka ega yupqa qatlamlar va qatlamlar chegarasida p – n o’tishlar hosil bo’ladi. Alohida qatlamlar rezistorlar sifatida, p – n o’tishlar esa diod va tranzistor tuzilmalari sifatida ishlatiladi. Kondensatorlar sifatida teskari siljitilgan p – n o’tishlar xizmat qiladi.

IMS tayyorlashda yarimo’tkazgich asosning bir tomoniga ishlov beriladi, hosil qilingan elementlarning chiqish elektrodlari plastina sirtida bitta tekislikda joylashadi. Shuning uchun “planar texnologiya” deb nom berilgan.

Yarimo’tkazgich IMSlarni tayyorlashda operatsiyalar ketma – ketligi mikrosxemada elementlarni elektr jihatdan izolatsiyalash usullari bilan belgilanadi: elementlarni teskari siljitilgan p – n o’tishlar bilan izolatsiyalash; dielektrik (S qatlam) yordamida izolatsiyalash. Shu munosabat bilan yarimo’tkazgich IMSlar tayyorlashni ikkita asosiy jarayoni:

Yarimo’tkazgich IMSlarni tayyorlashda operatsiyalar ketma – ketligi mikrosxemada elementlarni elektr jihatdan izolatsiyalash usullari bilan belgilanadi: elementlarni teskari siljitilgan p – n o’tishlar bilan izolatsiyalash; dielektrik (S qatlam) yordamida izolatsiyalash. Shu munosabat bilan yarimo’tkazgich IMSlar tayyorlashni ikkita asosiy jarayoni:

• Elementlarni p – n o’tish bilan izolatsiyalovchi planar – epitaksial texnologiya ;
• Dielektrik qatlam S yordamida izolatsiyalovchi planar – epitaksial texnologiya.

Planar – epitaksial texnologiya. Planar – epitaksial texnologiya asosida to’rtta element (kondensator C, diod D, tranzistor T va resistor R ) dan tashkil topgan sodda IMS ni tayyorlashda texnologik operatsiyalar ketma-ketligini ko’rib chiqamiz.

Ishlab chiqilayotgan IMSning prinsipial sxemasi.

•  

IMS tayyorlash uchun p – o’tkazuvchanlika ega, qalinligi 0,2÷0,4 mm, bo’lgan kremniy asosdan foydalaniladi.

IMS tayyorlash uchun p – o’tkazuvchanlika ega, qalinligi 0,2÷0,4 mm, bo’lgan kremniy asosdan foydalaniladi.

Bunday asosda elementlar soni mingtagacha yoki yuzlarcha bo’lgan o’rta va yuqori integratsiya darajali mikrosxemalar bir vaqtda hosil qilinadi(har bir kvadratda bir xil IMS lar joylashadi).

Asos sirtida termik oksidlash yo’li bilan qalinligi 0,5÷1 mkm bo’lgan Sqatlam hosil qilinadi. Shundan so’ng birinchi fotolitografiya oksid qatlamda “darcha”lar ochish uchun o’tkaziladi. Darchalar orqali 1÷2 mkm qalinlikka donor kiritmalar (surma yoki margumush) diffuziya qilinadi. Natijada bo’lg’usi tranzistorlar kollektorlari ostida elektr tokini yaxshi o’tkazuvchi n+ - soha hosil bo’ladi. Ushbu qatlam yashirin n+ - qatlam (cho’ntak) deb ataladi. U kollektor qarshiligini kamaytiradi, natijada tranzistor tezkorligi ortadi, kollektor esa ikki qatlamli n+ - n bo’lib qoladi.

•  

Shundan keyin kremniy oksidi yemiriladi, asos sirtiga qalinligi 8÷10 mkmni tashkil etuvchi n-turli epitaksial qatlam o’stiriladi va epitaksial qatlam sirtida oksid qatlam hosil qilinadi. Ikkinchi fotolitografiya yordamida oksid qatlamda ajratuvchi diffuziyani o’tkazish uchun darchalar ochiladi.Aktseptor kiritmalarni (bor) darchalar orqali qatlam oxirigacha diffuziya qilib to’rtta n – soha (sxemadagi elementlar soniga mos) hosil qilinadi. Bu n – sohalar bir-biridan p-n o’tishlar yordamida izolatsiyalangan bo’ladi. Ushbu sohalarning biri tranzistorning kollektori bo’lib xizmat qiladi. Tranzistorning bazasi, kondensator, diod va rezistor hosil qilish uchun bir-biridan izolatsiyalangan n – sohalarga akseptor kiritmalar diffuziyasi amalga oshiriladi. Buning uchun avval hosil qilingan oksid qatlamda uchunchi fotolitografiya yordamida shunday o’lchamli darchalar hosil qilinadiki, bunda hosil qilingan elementlar parametrlari talab etilgan nominallarni qanoatlantirsin.

Shundan keyin kremniy oksidi yemiriladi, asos sirtiga qalinligi 8÷10 mkmni tashkil etuvchi n-turli epitaksial qatlam o’stiriladi va epitaksial qatlam sirtida oksid qatlam hosil qilinadi. Ikkinchi fotolitografiya yordamida oksid qatlamda ajratuvchi diffuziyani o’tkazish uchun darchalar ochiladi.Aktseptor kiritmalarni (bor) darchalar orqali qatlam oxirigacha diffuziya qilib to’rtta n – soha (sxemadagi elementlar soniga mos) hosil qilinadi. Bu n – sohalar bir-biridan p-n o’tishlar yordamida izolatsiyalangan bo’ladi. Ushbu sohalarning biri tranzistorning kollektori bo’lib xizmat qiladi. Tranzistorning bazasi, kondensator, diod va rezistor hosil qilish uchun bir-biridan izolatsiyalangan n – sohalarga akseptor kiritmalar diffuziyasi amalga oshiriladi. Buning uchun avval hosil qilingan oksid qatlamda uchunchi fotolitografiya yordamida shunday o’lchamli darchalar hosil qilinadiki, bunda hosil qilingan elementlar parametrlari talab etilgan nominallarni qanoatlantirsin.

Keyin tranzistor emitteri, diod katodi, kondensator qoplamasi, kollektor sohaning omik kontaktini hosil qiluvchi n+ - turli emitter sohalar hosil qilinadi.

Buning uchun yangidan hosil qilingan oksid qatlamida to’rtinchi fotolitografiya yordamida zarur ko’rinishdagi “darcha”lar ochib, ular orqali n+ - turli kiritma hosil qiluvchi atomlar diffuziyasi amalga oshiriladi. IMS tuzilmasi hosil qilinuvchi texnologik jarayon elementlarga omik kontaktlar olish va elementlarni o’zaro ulash bilan yakunlanadi. Bu S qatlamda beshinchi fotolitografiyani amalga oshirish, alyuminiyni vakuumda purkash, alyuminiyni ishlatilmaydigan sohalardan olib tashlash va termik ishlov berish bilan amalga oshiriladi.

Buning uchun yangidan hosil qilingan oksid qatlamida to’rtinchi fotolitografiya yordamida zarur ko’rinishdagi “darcha”lar ochib, ular orqali n+ - turli kiritma hosil qiluvchi atomlar diffuziyasi amalga oshiriladi. IMS tuzilmasi hosil qilinuvchi texnologik jarayon elementlarga omik kontaktlar olish va elementlarni o’zaro ulash bilan yakunlanadi. Bu S qatlamda beshinchi fotolitografiyani amalga oshirish, alyuminiyni vakuumda purkash, alyuminiyni ishlatilmaydigan sohalardan olib tashlash va termik ishlov berish bilan amalga oshiriladi.

IMS tuzilish sxemasi.

•  

MDYA – tranzistorlar asosida IMSlarni tayyorlash

MDYA – tranzistorlar asosida IMSlarni tayyorlash texnologiyasi

ikkita omil bilan bog’liq;

• Kanallari bir xil o’tkazuvchanlikka ega integral MDYA – tranzistorlar uchun tuzilmalarni izolatsiyalash operatsiyasi talab etilmaydi. Asos hamma vaqt istok va stokka nisbatan teskari o’tkazuvchanlikka ega bo’ladi.Shuning uchun istok – asos va stok – asos p-n o’tishlarning biri kuchlanishning ixtiyoriy qutbida stok orasida teskari ulanadi va izolatsiyani ta’minlaydi.
• Barcha tayyorlash jarayoni faqat MDYA – tuzilmani hosil qilishga olib kelinadi, chunki u nafaqat tranzistorlar sifatida , balki rezistorlar va kondensatorlar sifatida ham ishlatiladi.

Kristallda yonma-yon joylashgan va turli o’tkazuvchanliklikannallarga ega komplementar MDYA – tranzistorlarda (KMDYA) izolatsiya talab etiladi. Izolatsiyalash uchun tranzistorlardan birini izolatsiyalovchi cho’ntakchaga joylashtirish kerak bo’ladi. Masalan, agar asos sifatida p- kremniy ishlatilsa, p-kanalli tranzistor uchun avval n – turli cho’ntakcha tayyorlanishi kerak.

Kristallda yonma-yon joylashgan va turli o’tkazuvchanliklikannallarga ega komplementar MDYA – tranzistorlarda (KMDYA) izolatsiya talab etiladi. Izolatsiyalash uchun tranzistorlardan birini izolatsiyalovchi cho’ntakchaga joylashtirish kerak bo’ladi. Masalan, agar asos sifatida p- kremniy ishlatilsa, p-kanalli tranzistor uchun avval n – turli cho’ntakcha tayyorlanishi kerak.

MDYA – tranzistorlar asosidagi IMSlar planar texnologiya asosida yaratiladi.Bu texnologiyada kremniy sirtida oksidlash, fotolitografiya va ochilgan darchalarga kiritmalar diffuziyasini amalga oshirish orqali bajariladi.

MDYA – tranzistorli IMSlar yaratishda zatvor ostidagi dielektrik qatlamni hosil qilish eng murakkab jarayon bo’lganligi uchun unga alohida talablar qo’yiladi. Xarakteristika tikligini oshirish uchun:

ga muvofiq zatvor osti dielektrikning qalinligi kamaytirilishi kerak.

 

MDYA – tranzistorlar ichida metal – nitrid kremniy – dielektrik – yarimo’tkazgich (MNDYA) tranzistorlar alohida o’rin tutadi. Bunday tranzistorlar xotira elementi rolini bajaradi va qayta dasturlanuvchi xotira qurilmalar asosini tashkil etadi.

MDYA – tranzistorlar ichida metal – nitrid kremniy – dielektrik – yarimo’tkazgich (MNDYA) tranzistorlar alohida o’rin tutadi. Bunday tranzistorlar xotira elementi rolini bajaradi va qayta dasturlanuvchi xotira qurilmalar asosini tashkil etadi.

a) b)

MNDYA – tranzistor tuzilmasi (a) va stok zatvor VAXi (b)

Ushbu tranzistor dielektrigi ikki qatlamdan: qalinligi 2÷5 nm ni tashkil etuvchi Si va kremniy oksidi ustiga purkalgan 0,05÷0,1 mkm qalinlikdagi S kremniy nitrididan tashkil topgan.

•