Soliyeva Muhlisa Ikrom qizi
Epitaksial o’sishning prinsip va metodlari
Download 0.94 Mb. Pdf ko'rish
|
yarim o\'tkazgich asboblardan foydalanib epitaksiya
- Bu sahifa navigatsiya:
- 2-BOB. YARIMO’TKAZGICH ASBOBLAR TEXNOLOGIYASIDA EPITAKSIYADAN FOYDALANISH ASOSLARINI O’RGANISH 2.1. Epitaksial o’tqazishning asosiy usullari
1.3. Epitaksial o’sishning prinsip va metodlari
Tartibli o’sish asosida zarralarning minimal natijaviy energiyaga intilishi yotib, bunga, qoidaga ko’ra, ularning regulyar joylashuvida erishiladi. Hajmiy kristalning o’sishida (masalan, eritmadan) asosiy muammo shundaki, bu minimum chuqurligi zarraga regulyar panjarada kerakli joyga yetib olishi uchun zarur bo’lgan kinetik energiyaga mos kelar ekan. Buning natijasida, kristallar ko’p miqdorli nuqsonlar (bo’sh o’rinlar, molekulalar orasida atomlar, dislokatsiyalar va h.k) bilan o’sadi. Bundan tashqari, hajmiy o’sish bir necha yo’nalish bilan bir vaqtda yuz berib, buning natijasida kristallar ko’pincha blokli bo’ladilar. Nuqsonlarning qo’shimcha manbalari kristalga shixtadan va o’stiruvchi qurilma konstruksiyasi elementlaridan tushuvchi begona kirishmalardir. Epitaksial o’sishning afzalliklari: 1. O’sish yo’nalishni va o’suvchi qatlam strukturasini beruvchi avvaldan tayyorlangan kristal tekislikning mavjudligi; 2. O’stiruvchi sirtning orasi erish temperaturasidan ancha pastligiga asoslangan o’sish jarayonining notekis xarakteri; 3. O’suvchi materiallar atomlar effektiv sirtiy diffuziyasining mavjudligi; 4. O’suvchi materialning yuqori chastotaliligi va kristallanish elementiga ega o’suvchi strukturalarning kontaktda bo’lmasligi; 16 2-BOB. YARIMO’TKAZGICH ASBOBLAR TEXNOLOGIYASIDA EPITAKSIYADAN FOYDALANISH ASOSLARINI O’RGANISH 2.1. Epitaksial o’tqazishning asosiy usullari, kremniy va germaniy epitaksiyasi Yarimo’tkazgich asboblar va integral mikrosxemalar tayyorlash texnologiyasida yarimo’tkazgich materialga ba’zi qarama-qarshi talablar qo’yiladi. Masalan, impulsli diodlarda teshilish kuchlanishini oshirish uchun yarimo’tkazgich plastinkaning solishtirma qarshiligini oshirish kerak, u esa ikkinchi tomondan, yoyilma oqim qarshiligi o’sishiga, asbobning impuls xossalari va tezkorligini yomonlashtiradi. Tranzistorlar tayyorlash texnologiyasida ham muammolar mavjud. Masalan, kollektor sohasining solishtirma qarshiligini katta bo’lishi yuqori teshilish kuchlanishi olishiga imkon beradi, biroq kollektor hajmida katta miqdordagi zaryadlar to’planishiga olib kelib, transistor tezkorligini kamaytiradi va kollektorning katta ketma-ket qarshiligi tranzistor quvvatini chegaralab qo’yadi. Xuddi shunday muammolar boshqa yarimo’tkazgichli asboblar va integral mikrosxemalar tayyorlashda ham uchraydi. Epitaksiya usuli yaratilishi yuqoridagi muammolarni yechishda anchagina imkoniyat berdi. Epitaksiya termini XX asrning 50-yillarida paydo bo’lib, u «epi» – sirti, «taksis» — joylashish ma’nolarini anglatadi. Binobarin, epitaksiya bu kristall taglik sirtida muayyan yo’nalishli kristall qatlamni o’stirishdir. Demak, epitaksial qatlam — taglik tuzilishini saqlovchi, kristall taglikka o’tqazilgan monokristall material. Epitaksial o’sish jarayonida hosil bo’luvchi faza epitaksial qatlam o’sishi yordamida kristall panjarani qonuniy davom ettiradi. O’tish qatlami kristall fazada o’suvchi taglik tuzilishi to’g’risidagi ma’lumotni tashuvchi vazifasini bajaradi. Epitaksial jarayonning uch guruhi: avto, getero va xemoepitaksiya ko’rinishlari ma’lum. 1. Avtoepitaksiya (gomoepitaksiya) – taglik moddadan kimyoviy farq qilmaydigan, tuzilishi bo’yicha bir xil bo’lgan taglik sirtida yo’nalishli kristall 17 qatlam o’stirish jarayonidir. Bu jarayonda gomogen elektron – kovak tuzilma paydo bo’lishi imkoni yaratiladi. 2. Geteroepitaksiya — kristallokimyoviy o’zaro ta’sir natijasida taglik modda tarkibidan farq qiladigan modda qatlamining yo’nalishli o’sishi jarayonidir. 3. Xemoepitaksiya — tashqi muhitdan keluvchi modda bilan taglikning o’zaro kimyoviy ta’siridan yangi faza hosil bo’lgani holda moddaning yo’nalishli o’sishi jarayonidir. Hosil bo’lgan xemoepitaksial qatlam, tarkibi bo’yicha, taglik moddadan va sirtga keluvchi moddadan ham farq qiladi. O’suvchi qatlam hosil bo’lishidagi fizik – kimyoviy hodisalar tabiati farqi bo’yicha epitaksiyaning uchta asosiy texnologik usullari mavjud: 1. Vakuumda molekulalar oqimidan molekulyar – nur epitaksiya; 2. Gaz yoki bug’ – gaz aralashmasida kimyoviy o’zaro ta’sir oqibatida yuz beradigan gaz fazali epitaksiya; 3. Eritish yoki suyuq fazadan re – kristallanish yo’li bilan suyuq fazada epitaksiya. Quyida qisqacha bu uchta usulning asosiy xususiyatlarini ko’rib chiqamiz. Molekulyar–nur epitaksiya. Vakuumda molekulyar–nurlar oqimidan hosil qilinadigan epitaksiya moddaning to’g’ri ko’chishidan sodir bo’ladi. Modda – manba yuqori vakuumda fokuslangan elektron nur oqimi yordamida molekulyar zarrachalar oqimini uzluksiz bug’latib (oraliq o’zaro ta’sirsiz) taglikka yetkazib beriladi. Taglik sirtga o’tirgan yarimo’tkazgich zarralari molekulyar o’zaro ta’sir ostida yarimo’tkazgich kristalli yo’nalishini aniqlovchi to’g’ri tizimni hosil qiladi. Epitaksial qatlam o’sishi sirt bo’ylab yuz beradi va o’suvchi qatlam taglik tizimini qaytaradi. Molekulyar–nur epitaksiyaning boshqa turi–bu sublimatsiya usulidir. Bu usulda taglikdan bir necha yuz mikrometr narida joylashgan yarimo’tkazgichni elektr tokida qizdirish bilan bug’lantirib epitaksial qatlam hosil qilinadi. Bu holda na’muna–manba suyultmaydi, faqat bug’lanish va uning taglikka ko’chishi yuz beradi. Olingan qatlam o’ta yuqori solishtirma qarshilikka ega 18 bo’ladi, chunki vakuumli kamerada kirishmalar kam bo’ladi. Biroq, bu usulning unumdorligi kichik bo’lganligi uchun ishlab chiqarishda qo’llanilmaydi. Kimyoviy o’zaro ta’sir yordamida gaz fazada epitaksiya. Gaz fazada yarimo’tkazgich atomlari kimyoviy birikmalar tarkibida ko’chib, kimyoviy o’zaro ta’sir yordamida ajralib taglikka o’tiradi. Kimyoviy birikmada elementar yarimo’tkazgichlar – germaniy va kremniy qatnashishi mumkin. Ishlab chiqarish sharoitida epitaksial qatlamlarni olish kimyoviy usullari ancha keng qo’llaniladi. Gaz fazada epitaksial o’sishning mexanizmlaridan ikkitasini ko’rib o’tish mumkin. Birinchi mexanizmga asosan, taglikda yarimo’tkazgich taglik sirtida kataliz dissotsiatsiya reaksiyasi natijasida hosil bo’ladi. Ikkinchisiga asosan, taglikdan yuqoriroqda yarimo’tkazgich birikmalari parchalanishi sodir bo’ladi. Gaz fazada diffuziya yo’li bilan yarimo’tkazgich zarrachalar taglikka yetib boradi. Yarimo’tkazgich atomlarining ajralib chiqish kimyoviy reaksiyalarini to’rtta guruhga ajratish mumkin: 1. Galoid birikmalarini dissotsiyalanishi: 2𝑌𝑎𝐺 2 ↔ 𝑌𝑎𝐺 4 + 𝑌𝑎 (2.1) bu yerda Ya – yarimo’tkazgich atomi (germaniy, kremniy); G – galoid atomi (xlor, ftor, brom, yod). 2. Galoid birikmalarini vodorod bilan tiklash reaksiyasi: 𝑌𝑎𝐺 4 + 2𝐻 2 ↔ 𝑌𝑎 + 4𝐻𝐺 (2.2) 𝑌𝑎𝐻𝐺 3 + 𝐻 2 ↔ 𝑌𝑎 + 3𝐻𝐺 (2.3) 3. Qizdirish natijasida birikmalarning parchalanishi – piroliz (issiqlik sochilish): 19 𝑌𝑎𝐻 4 ↔ 𝑌𝑎 + 2𝐻 2 (2.4) 4. Ikkita bosqichda o’tuvchi kimyoviy ko’chish reaksiyasi: 𝑌𝑎 + 2𝐻𝐺 ↔ 2𝐺 2 + 𝐻 2 (ko’chish) (2.5) 𝑌𝑎𝐺 2 + 𝐻 2 ↔ 𝑌𝑎 + 2𝐻𝐺 (ko’chish) (2.6) Bu yerdagi barcha reaksiyalar qaytuvchi. Reaksiya qaytishi yo’nalishi va o’tirish tezligi boshlang’ich moddalar zichligi va jarayon rejimiga bog’liq. Suyuq fazada epitaksiya. Suyuq fazali epitaksiya usuli to’yingan yarimo’tkazgich material eritmasidan yarimo’tkazgich monokristall qatlamini o’stirishdan iborat. Eritmaga cho’ktirilgan yarimo’tkazgich taglik sirtida uni sovitish natijasida kristallanishi yuz beradi. Ko’pchilik hollarda suyuq fazadan kristallanishda erituvchi sifatida yarimo’tkazgich suyuq holatida eruvchanligi yuqori bo’lgan metall, masalan, Al–Si yoki Au–Si tizimdan foydalaniladi. Yarimo’tkazgich birikmalarining suyuq fazada epitaksiyasini olish uchun erituvchilar sifatida oson eruvchi birikma tarkiblovchilari, masalan, GaAs va GaP uchun Ga qo’llaniladi. Bu esa kristallanish temperaturasi kamayishiga, taglik eritma chegarasida temperatura gradienti kamayishiga olib keladi va o’stirilgan qatlam tozaligini oshiradi. Gaz va suyuq epitaksial qo’shilgan usul (bug’–suyuq–qattiq jism jarayoni) istiqbollidir. Yarimo’tkazgich taglik sirtiga evtektik tarkibli suyuq fazani hosil qiluvchi yupqa metall qatlam surkaladi. Bu past temperaturalarda epitaksial qatlamlarni olish imkonini baradi. Yarimo’tkazgich atomlari suyuq qatlam bilan taglik hosil qilgan chegara orqali gaz faza orqali o’tiradi va ularning diffuziyalanishi natijasida kristallanish yuz beradi. Bu yerda eritma qatlami 1 mkm dan oshmaydi va amalda epitaksial qatlam o’sish tezligi eritmada diffuziyalanish vaqtiga bog’liq bo’lmaydi. Epitaksiya usulida olingan tuzilmalar tavsifnomalari qotishmali usulidagiga asosan o’xshashdir. Download 0.94 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling