Va yarimotkazgichli asboblar texnologiyasi
Download 94.09 Kb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- 17.3. Omik kontaktlar va kontakt tizimlarini vujudga keltirish usullari
- Me-n+-n yoki Me-p+-p
- /У-diffuzion nasos, /2-ochuvchi-yopuvchi moslama. 285
- Aluminiy asosida omik kontaktlar tizimini yaratish. Aluminiy pardalarni qoplash uchun vakuum da (5* 10 3
- Boshqa materiallar asosida kontakt tizimlarini yaratish. III.53-rasm. Term obosim (a)
/ 2 : H 20 bo£lgan yedirgich yaxshi natijalar beradi. Fotorezistni ketkazish. Fotolitografiya texnologik jarayonining oxirgi amali fotorezistni ketkazish keyingi bosqichlarning sifatli bajarilishiga olib 278 keladi. Bu bosqichlarga diffuziya, oksidlash, metallash kiradi. Fotorezistni sulfat kislotada qaynagan tuzilishi buzilgan polimerda; organik eritmalarda ishlov berish yo‘li bilan; plazma-kimyoviy, termik yoki fototermik usullarda ketkaziladi. Sulfat kislotada fotorezist erishi ancha yuqori, lekin metallashgan tagliklarda fotorezistlarni ketkazish uchun organik eritmalar: aseton, metiletileton, sellyuloza ishlatiladi. Plastinkalar eritmada 20-24 soat ushlab turiladi, keyin shishgan fotorezist doka bilan olib tashlanadi. Xulosa qilib aytganda, kontakt fotolitografiyada texnologik jarayon borishini III.46- rasmdagi amallar orqali bajariladi. Optik fotolitografiyada ajrata olish qobiliyatini oshirish ishchi maydon diametrini birdaniga oshirish hozirgi zamon texnologiyasi asosiy masalalaridan biridir. Turli materiallarda tasvirni barpo qilish usullari uch yo‘nalishda: proyeksion fotolitografiya, rentgenolitografiya, elektrono- litografiya yo‘nalishlarida rivojlanib bormoqda. Bu usullarni kontaktli fotolitograflyadan farqi, birinchidan, fotoandozaning taglikka surtilgan fotorezist bilan mexanik kontakti yo‘qligi, ikkinchidan, iflosliklarga sezgir emasligi, rezist turiga bog‘liq emasligi yuqoridagi ikki tur fotolitografiyada mavjud bo 4 Isa, rentgen fotolitografiyada yuqoridagi afzallikdan tashqari ajrata olish qobiliyati 1,5-2 barobar kattadir. Albatta, bu usullarning o'ziga yarasha kamchiliklari mavjud. Bulardan biri birga qo‘shish operatsiyasini bajarish va murakkab fotokatodlar yaratish zarurligidir. Nazorat savollari 1. Fotolitografiya jarayoni nima uchun zarur? 2. Fotolitografiya jarayonidagi amallar kema-ketligini ayting. 3. Fotorezistlar xossalari qanaqa va unga qanday talablar qo‘yiladi? 4. Fotorezistni taglikka o‘tqazish usullarini ayting. 5. Fotoandoza nima va qanday vazifani bajaradi? 6 . Fotoandozalarga qanday talablar qo‘yiladi? 7. Qanday usullarda fotorezist ketkaziladi? 8 . Fotolitografiyaning asboblar texnologiyasidagi rolini ayting. 279 17-BOB. OMIK KONTAKTLAR VA KONTAKT TIZIMLAR 17.1. Urnumiy ma’lumotlar Omik kontakt deganda, unda asosiy bo'lmagan tok tashuvchiiarning purkashi bo‘lmay, volt-amper tavsifi chiziqli bo‘lgan metall- yarimo'tkazgich kontakti tushuniladi. Omik kontakt har bir yarimo‘tkazgichli asbob va IMS da elementlar va tashqi zanjirlar orasidagi elektr aloqani amalga oshirishni ta’minlaydi. Planar asboblarda oddiy kontaktlar (III.50-rasm, a), dielektrik qat- lam sirtida vujudga keltirilgan kontaktlar (III.50-rasm, b), tayyorlanadi. Keng tarqalgan kontaktlar qollanilishi faol soha o‘lchami ancha kamay- tiradi hamda tashqi muhitning yaqin bo'lmagan ta ’sirlaridan saqlaydi. Kontaktga bir qancha talablar qo‘yilib, lining bajarilishi asbobning elektr va mexanik xossalari hamda qaysi shaklda tayyorlangani tur- g'unligini taqozo qiladi. Kontakt to ‘gbrilamaydigan (uning qarshiligi elektr tok yo'nalishi owzgarishi bilan o'zgarmasligi), ya’ni volt-amper tav sifi chiziqiy (ya’ni uning qarshiligi tokga bog'liq bolmasligi kerak); p-n o'tishning tik ham parallel yo'nalishlarida juda kichik qarshilikka ega bo'lishi, yuqori issiqlik o'tkazuvchanlikka va yarimo‘tkazgichga yaxshi yopishqoqlikka (oksidga ham) ega bo'lishi, asosiy bo'lmagan zaryad tashuvchiiarning purkalmasligi; yarimo‘tkazgich va chiqqich materiallarning temperaturaviy kengayish koeffitsienti bir-biriga yaqin bolishi talab qilinadi. Bu talablarning birortasi bajarilmasligi asbob tavsifmi yomonlashtiradi. Agar omik kontakt nochiziqiy volt-amper tavsifiga ega bolsa, unda asbobning volt-amper tavsifi buziladi. Kontakt qarshiligi oshishi asbobni to ‘g‘rilash va kuchaytirish xossalarini yomonlashtiradi. Agar kontakt purkovchi bo‘lsa, u asbobning teskari toki oshishiga olib keladi. Albatta, kontaktni barcha talablarga javob beradiganarini topish qiyin. а) Ю Ul.50-rasm. Planar asboblaming kontaktlari sxemalari. 1-chiqqich; 2-kontakt; 3-dielektrik qatlam. 280 17.2. Kontakt materiallar va kontakt tizimlarning ko‘rinishlari M etalll-yarim o'tkazgichning kontakti o ‘rnashganda hosil b o ‘lgan elektr to ‘siq elektronlarning metall cpm va yarim o‘tkakzgich ф уа chiqish ishlarining farqi bilan aniqlanadi. Shottki modeliga asosan, metall- yarim o‘tkazgich kontakt, agarda (pm<(pya (л-turli yarim ofitkazgich uchun) va (/?-tur yarim o‘tkazgich uchun) bo'lsa, om ik bo‘ladi. Biroq, real sharoitlarda m etall—yarim octkazgich ф т < Фуа qismidagi energetik holatlarning ta ’siri natijasida ko‘p hollarda om ik kontaktni olish qiyin bo ‘ladi. Y arim o‘tkazgichda kontakt sohasi yaqinida yuqori iegirlashni yaratish kontakt sifatini yaxshilaydi. Bunday soha yarim o4kazgich qanday elektr o'tkazuvchanlikka ega b o ig a n bo‘lsa, u ham shunday elektr o ‘tkazuvchanlikga ega bo ‘lib, natijada rt-n yoki p+-p turdagi tuzilm alar hosil b o ‘ladi. Yuqori legirlangan sohani eritish, diffuziya yoki ion kiritish usulida mos kirishmalar kiritish bilan hosil qiladi. Bunday sohalarni Ge, Si, G a As va boshqa yarim o‘tkazgichlarda omik kontaktlar yaratish bilan hosil qilinadi. Biroq, b a’zibir keng zonali yarim o‘tkazgichlarda xususiy qaram a-qarshi belgili nuqsonlar bilan kirishmalarning kompensatsiya effekti tufayli ular asosida kontaktlar olish qiyin. Kontaktning injeksion xossasini kamaytirish uchun rekombinatsiyaning effektiv markazlari b o ‘ladigan chegaraga kirishmalar kiritish kerak. Ikkinchi usuli yarim o‘tkazgich sirtini qayta ishlash natijasida buzilgan qatlam ni hosil qilish bilan kamaytirish mumkin. Kontakt material talablariga ko‘proq yaxshi javob beradigan aluminiydir. Aluminiy yuqori o 6tkazuvchanlikka ega, u plastik, kremniyga yaxshi yopishadi, SiC >2 bilan o ‘zaro ta ’sirlashmaydigan yedirgichlarni qo'llash bilan Si 0 2 va Si 3 N 4da oson fotolitografik ishlovi beriladi. Aluminiy kremniy bilan turg'un metallurgik tizimni hosil qiladi. Aluminiy pardaga term obosim usulida chiqqichlarni oson kavsharlash mumkin. Aluminiyni kontakt material sifatida quyidagi kamchiliklari: 700°C ga va undan yuqori tem peraturada kremniy ikki oksidini himoya pardasi bilan faol tiklanish reaksiyasi natijasida p-n o ‘tish qisqa tutashib qolishi m umkin; kavsharlash murakkabligi va elektrolitik o4irishni amalga oshirib b o ‘lmasligi; ikki qatlamli tuzilma oltin-alurniniy turg4in intermetall birikma hosil qiladi, u keyinchalik kontaktni izdan chiqardi va asbob um um an ishdan chiqadi (bu hodisa adabiyotlarda m a’lum «to‘q qizil chuma»); zanglash va chekli mexanik mustahkamligi va boshqalar. Aluminiydan kontakt material sifatida chastotasi 1 G hz gacha b o lg an kam quvvatli kremniy asboblarini tayyorlashda foydalanish mumkin. Yuqori sifatli kontaktlarni ko‘p qatlamli tizim lar asosida olish m umkin. Unda o'tish qarshiligi kichik, oksid qatlam lar tiklanish imkoniyatiga ega, yarim o‘tkazgichga kirgan kontakt sayoz chuqurlikni ta ’minlaydi. Undan tashqari, metall kontakt qatlam va chiqqich metall bilan bir-biriga mos kelgan yuqori o ‘tkazuvchanlikka ega qatlam hosil qilish uchun foydalaniladi. Kontakt qatlam lar olishda titan, xrom, vanadiy, molibden, volframdan foydalaniladi. Titan yuqori zanglashga chidamliligi va mexanik mustahkamligi, ham da turg‘im metallurgik tizimni hosil qilish qobiliyati sababli kremniy qatlami bilan pastki kontaktlashuvchi sifatida kremniyda kontakt tizimlarini yaratishda qo£llaniladi. Bir qatlamli titan kontaktidan foydalanish m um kin emas, chunki titan solishtirma qarshiligi (5,8-10 "7 Om-m) va tez oksidlanadi. Kremniy sirtiga o ‘tkazilgan titan qatlami to cg‘rilanm aydigan kontaktni vujudga keltiradi va keyingi metall qatlam uchun u yopishqoqdir. Titan pardalar kremniyda ko‘p qatlamli omik kontaktlarni vujudga keltirishda q o cllaniladi. Bularga Si-Ti-Au, Si-Ti-M o-A u, S i-T i-M o-C r- Au va boshqalarni ko‘rsatish mumkin. Kontakt qatlam sifatida foydalanadigan xrom pardalar kremniy bilan to'g'rilam aydigan kontakt hosil qiladi va undan keyin surkaladigan metallga yaxshi yopishqoqlikni ta ’minlaydi. Xrom kamchiligi aluminiyga o ‘xshab SiC >2 bilan 470 К tem peraturada faol o ‘zaro ta ’sirlashmaydi. U ndan tashqari, xrom odatda mexanik kuchlanish holatda turadi va yetarli darajada g‘ovak. 0 ‘tkazgich qatlam materiali sifatida alum iniy va oltin ancha ko‘p foydalaniladi. Kumush va mis osongina oksidlanishi sababli bu m aqsadlar uchun ancha kam qo‘llaniladi. Kontakt tizimlarda o ‘tkazuvchi qatlam vujudga keltirish uchun yuqori o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan va kimyoviy inert oltindan foydalanish mumkin. Biroq, bunday pardalarning krem niy va SiC >2 ga yopishqoqligi yomon. Shuning uchun oraliq qatlam larni Al, Ti, Cr, M o, Ta-lardan 282 yaratish zarurligini ko‘rsatadi. Si-Ti-Au, Si-Cr-A u, Si-W -Au, Si-M o-Au va boshqalar omik kontakt tuzilmalarda oltin tashqi o ‘tkazuvchi qatlam ni vujudga keltirish uchun foydalaniladi. Ajratuvchi, to ‘siq qatlamlarni yaratish uchun odatda platina, titan, m olibden pardalar qo‘llaniladi. Platina ancha yaxshi ajratuvchi xossaga ega bo ‘ladi, chunki qalinligi 0,05 mkm b o ‘lgan platina parda kontakt va o £tkuzuvchi qatlamlarni vujudga keltirish uchun foydalanadigan ko‘pgina m etalllar orasidagi o ‘zaro ta ’sirni yo‘qotadi. Ajratuvchi qatlamsiz kontakt tizim turg‘un b o ‘lmaydi. Chunki, ikki qatlamli C r-A u tizimda, m etalllar o ‘zaro diffuziyasi tufayli, kontakt qarshiligi oshishiga sabab b o ‘luvchi qattiq eritm alarning hosil b o ‘lishiga olib keladi. 17.3. Omik kontaktlar va kontakt tizimlarini vujudga keltirish usullari Omik kontaktlar odatda qotishtirish, elektrokimyoviy yoki kimyoviy o ‘tqazish, b o ‘shliqda (vakuumda) bug‘lantirish, term obosim yoki ultratovush usullarida tayyorlanadi. Qotishmali usul bilan om ik kontaktlarni olish jarayoni quyidagicha olib boriladi. Kristall plastinka sirtiga yupqa metall qatlam , metall sim yoki sharcha o ‘rnatilib, ularni suyulish tem peraturasigacha qizdiriladi. Bunda yarim o‘tkazgichda ozgina m iqdorda suyulish bo'ladi. Sovishi natijasida eritma bilan yarim o4kazgich tizim ida legirlanuvchi kirishma metall bilan kristallanadi. N ati- jada, yarim o‘tkazgich o4kazuv- chanligiga mos kelgan yuqori legirlangan qatlam vujudga ke ladi va Me-n+-n yoki Me-p+-p turdagi tuzilm a paydo bo'ladi. Qotishtirish jarayonida yarim- o ‘tkazgichning metall bilan h o cllanuvchanligi katta aham i- yatga ega. H ocllanuvchanlikni yaxshilash uchun yarim o't- kazgich sirti kirishm alardan va oksid qatlam lardan tozalanadi. 4 1 III.51-rasm. Qotishtirish usulida omik kontakt va p-n o‘tishni olish sxemasi. 1-aluminiy sim; 2-kristall; 3-omik kontakt; 4-moslama (grafitdan tayyorlangan). 283 Qoldiq sirt pardalarini ketkazish uchun flyuslar qo'llaniladi. Qotishtirish bilan olingan yarim o'tkazgich-m etall kontakt xona tem peraturasida katta qoldiq kuchlanish paydo b o ‘lmasligi uchun yarim o‘tkazgich va m etalllar issiqlikdan kengayish koeffitsientlari qiymatlari b o ‘yicha bir-biriga yaqin b oiishi kerak. Metall yetarli darajada plastik b o lish i maqsadga muvofiq bo'ladi. Sanoatda maxsus moslama yordamida omik kontakt bilan birlikda p- n o'tish hosil qilinadi (III.5 1-rasm). Omik kontaktlarni elektrokimyoviy usulda olish jarayoni elektrolitik vannada tuzlarni hosil qiluvchi elektrodlar orasidan oqayotgan tok o ‘tishi katodda metallni o ‘tqazish hisobiga ro ‘y beradi. Kimyoviy va elektrokimyoviy o ‘tqazish asosan nikel va oltin kontaktlar olish uchun qo ‘laniladi. Kontaktni olishda kimyoviy o ‘tkazish jarayoni eritm ada tiklanuvchi reagent yordamida tuzdan metallni tiklab yarim o‘tkazgich sirtiga o ‘tkazish amalga oshiriladi. Nikelni kimyoviy o ‘tqazish я -turdagi kremniy qarshiligini ancha kamaytirish imkonini beruvchi fosfat elektrolitlarida yuz beradi. Kremniyni nikellashda ancha keng tarqalgan eritm alardan biri tarkibiga quyidagilar kiradi: 30 g// nikel xloridi, 12 g// natriy gipofosfit; 60 g// limonno-kisliy natriy; 50 g/7 aluminiy xloritdan foydalanish mumkin. H ar bir kvadrat santimetrga 2 sm 3 eritm a olinadi va nikellash 92°C- 96°C da 10-12 min davom etadi. Nikelni o'tqazish ishqoriy eritm alarda pH-3^-10 da yuz beradi. Nikel barqaror b o ‘lishi uchun jarayon boshida eritmaga 2-4 sm 3 am m iak eritmasi qo'shiladi. Bunda elektrolit yashil rangdan ко'к rangga aylanadi. Nikellash tem peraturasida am m iak tezda uchib ketadi. Shuning uchun eritmaga davriy ravishda am m iak qo‘shib turiladi, bunda rang doim o ko‘k bo'lishi kerak. Oltinni o 6tqazish jarayoni asosan elektrokimyoviy usullarda, ya’ni oltin xlor yoki kaliy ditsianoaurat K A u(C N )2 asosidagi ishqoriy elektrolitlarda o £tkaziladi. Ishqoriy elektrolitlarda tok zichligi 20-40 A/m 2 va tem peraturasi 300-340K b o ‘lganda oltinni o'tqazish tezligi 0,025-0,05 mkm/min dan oshmaydi. Planar texnologiya rivojlanishi bilan omik kontaktlarni tayyorlash uchun vakuumda purkash usuli qo‘llanila boshlandi. Bu usul hozirgi paytda m ikrosxemalar tayyorlash uchun keng q o ‘llanilmoqda. Vakuumda purkash metallni qizdirilgan chulg‘am yordamida bug4antirish bilan 284 amalga oshiriladi. C hulg'am lar yoki kichik qayiqchalar yordamida qizdirishda yarim o‘tkazgich sirti turli kirishm alar bilan ifloslanishi m um kin. U ndan saqlanish uchun jarayon boshida to ‘siqlardan foydalanish mumkin. Ikki yoki undan ortiq m etall qatlam larni olishda, odatda bir-biri bilan bog‘liq b o ‘lmagan qizdirgich tizimlari bilan ta ’m inlangan qurilm alar qo‘llaniladi. Term ik bugiantirish chuqur vakuum da o ‘tkaziladi. Metall kontaktlarni olishda vakuumda purkashning turli qurilmalari mavjud. Biz bu yerda sanoatda keng qo‘llaniladigan vakuumda purkash qurilmasini (III.52-rasm ) ko‘rsatamiz. Qurilm aning ishchi 1 kamerasiga yarim o'tkazgich 2 plastinkalar, 4 bug‘lantirgich va 3 to ‘siq joylashtirilgan. Ishchi hajmdagi bosim 5 asbob yordamida o ‘lchanadi. Boshlang‘ich vakuumni hosil qilish uchun 9 forvakuum nasos yordamida 1 1 diffuzion nasos 1 2 klapani va 1 0 kran yopiq holga o4kaziladi. 7 va 8 kranlar ochiq. Ishchi hajm da bosim 10 Pa bo4ganda 7 kran yopilib, 10 kran va 12 klapan ochiladi. Natijada, diffuzion nasos orqali vakuum olinadi. Qoldiq gazlar va yog 4 bug‘larini kondensirlash uchun suyuq azot bilan toidirilg an 6 tuzoq xizmat qiladi. Termik bugiantirishda materiallarni b ugiantirish uchun W, Та simli, M o, Та tasmali yoki kvars, grafit, keramika qizdirgichlardan foydalaniladi. Bu m ateriallar bug4antiriluvchi juda ko‘p m ateriallar bilan o 4zaro ta ’sirlashmaydi. M etall pardalarni qoplashda katod changlanish usuli bugMantiriluvchi metallni qizdirish o 6rniga uni inert gaz ionlari bilan, ko‘pincha argon lll.52-rasm Vakuumda purkash quril- masining sxemasi: /-ishchi kamera (qalpoq), 2-yarimo‘tkazgich plastinka, 3-to‘siq, ^-bug'lantirgich, J-manometr, 6-ushlagich, 7-kran, £-kran, 9-forvakuum nasos, 10- kran, /У-diffuzion nasos, /2-ochuvchi-yopuvchi moslama. 285 ionlari bilan bom bardim on qilinadi. Katod changlanish usuli oldin biz ko‘rgan yedirish usuliga o'xshaydi va bunda katod-nishon m etalldan tayyorlanib, uning asosida parda hosil b o cladi. Katod changlanish usuli bilan har qanday m etalldan pardalar olish mumkin. Parda qalinligi va sifati katod tokining qiymati va inert gaz bosimi bilan aniqlanadi. Katod chaglanish tezligi chaglanish koeffitsienti katodni tashlab chiquvchi m etallar atomlari m iqdorining uni bom bardim on qiluvchi ionlar soniga nisbati bilan aniqlanadi. Changlanish koeffitsienti changlanuvchi metall ionining energiyasiga va tushish burchagiga bog‘liq. Katod chaglanish qurilm alarida yarim o‘tkagich sirtini boshlang'ich tozalash imkoniyati ham mavjud. Bu katod changlanish usulining kamchiligi shuki, uning apparaturasi m urakkab va metall pardalarda gaz molekulalaridagi kirishmalarning b o ‘lib qolishidir. Aluminiy asosida omik kontaktlar tizimini yaratish. Aluminiy pardalarni qoplash uchun vakuum da (5* 10 3 Pa) term ik bug'lantirish usuli keng q o ‘llaniladi. Sifatli pardani elektron-nur qizdirgichda alum iniy simlarini qizdirish bilan olish mumkin. Bunda aluminiyda bug‘lanish tezligini elektron oqim quvvatini o ‘zgartirish bilan keng oraliqda 0 ‘zgartirish mumkin. Quvvat oshishi bilan metall kondensirlash tezligi chiziqli o'sadi. Elektron nur quvvati 6 kW va taglik bilan osilgan sim orasidagi masofa 0,25 m bo ‘lganda kondensatsiya tezligi taxm inan 0,15 mkm/s ni tashkil qiladi. M a’lumki, hosil bo'lgan parda tuzilmasi va kontakt sifati taglik sirti sifatiga va tem peraturaga bog‘liq. Shuning uchun alum iniy pardani kremniy taglikka o ‘tqazishda tem peratura 600 К dan 820 К gacha b o ‘lgan oraliq tanlanadi. Bu tem peraturalar oshishi alum iniy pardani ancha katta donadorlikka olib keladi. U ndan tashqari, 770 K-820 К oraliq tem peraturada aluminiyning kremniyga yopishqoqligi ancha oshib ketadi. Kristall bilan parda o ‘rtasida suyulma b o ‘lishidan saqlanish uchun, taglik tem peraturasi 950 К dan oshmasligi kerak. Pardani qoplashdan oldin taglik yuqori darajada tozalangan b o ‘lishi kerak. Buning uchun ular ftorid kislota (H F ), aseton bilan (1:10) aralashm ada va toza asetonda uch m artaba yuvish bilan yedirishdan o ‘tkaziladi. Elektr o ‘tkazuvchanligi n -tu r b o ‘lgan kremniyda om ik kontakt qarshiiligini kamaytirish uchun oltindan parda qoplanadi. Buning uchun 286 F Bosim F I i * vakuumda molibdenli tigeldan term ik bug'lantirish usulidan foydalaniladi. So‘ng 640 K-670 К tem peraturada term ik ishlov beriladi. Boshqa materiallar asosida kontakt tizimlarini yaratish. III.53-rasm. Term obosim (a) va ul- tratovush payvandlash ( b ) usullarida L f c r a J С a) b) Kremniyga Ti-Au tizimli ikki qatlamli omik kontaktni yaratish uchun issiqlikdan bug‘lantirish yoki katod o ‘tqazish usulidan kontaktni hosil qilish: /-qizdirgich, 2 - foydalaniladi. Oldin volfram spiralda kristall, 3-chiqqich, 4-sim dozatori, 5- Download 94.09 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling