Va yarimotkazgichli asboblar texnologiyasi
Download 94.09 Kb. Pdf ko'rish
|
f ■ * I r 1^ 1 1 nr * 1 Л f < W f if Г» *Л 4-4 /Л ♦*/-! г» r v i i o t a u , i« ^ , *i i £ 1 • *1 • 1 ultratovush tebranishlar konsentratori t l t a n t e r m , k b u § l a n t , r l b t l t a n P a r d a saqlash uchun ishchi kamerada bosim 10 ~9 Pa sathida ushlab turiladi. Titan qatlam qoplanganidan so‘ng molibdenli yoki tantal qayiqchalardan terniik bug‘lantirish usuli bilan unga oltin parda qoplanadi. Kremniy to ‘rt oksidiga ( Si 0 2 ) titanning yaxshi yopishqoqligi tufayli, keng tarqalgan Si 0 2 pardaga kontakt tizimlarni yaratish m um kin. Oltin o ‘rniga o'tkazgich qatlam sifatida nikel yoki kumush qoplam alardan ham foydalanish mumkin. Molibden yoki tantal qozonchalarda ingichga simlarni ketm a-ket issiqlik bugiantirish usuli bilan xrom va oltin qoplam alar o ‘tkazish bilan Cr-Au kontakt tizimi yaratiladi. Xrom parda qoplangandan socng, xrom va oltin tarkibli qatlam qoplanadi, keyin toza oltin parda qoplanadi. Xrom parda qalinligi ~ 100 nm , oltin parda esa -300 nm ni tashkil qiladi. T = ll7 0 К da beriladigan term ik ishlov Cr-A u om ik kontakt tizimning xossalarini yaxshilaydi. Kontakt qatlam sifatida m olibdendan ham foydalanish mumkin. M olibden pardani odatda elektron nur yordam ida o'tkaziladi. Metall pardaga ingichka metall simlar kontakti. Y arim o‘tkazgich sirtiga qoplangan metall pardaga ingichka metall simlar kontaktini termobosim yoki ultratovush payvand usullarida olish qoplanadi. Titanni oksidlanishdan 287 m um kin (III.53-rasm ). Ingichka metall simlarni (ko'pincha oltin yoki aluminiy) termobosim usulida ham qizdirish, ham bosim ostida olinadi. Term obosim usulidan farqli ravishda bosim ostida ultratovush payvandlashda ultratovush tebranishlarda ishqalanishlar hisobiga yupqa sirt pardalar buziladi va u m ateriallarning o ‘zaro zich kontaktini ta ’minlaydi. M exanik bosim va ishqalanish kontaktni hosil qiluvchi m ateriallar aralashishini va simlarning sirt bilan m ustahkam kontaktini hosil qiladi. Shu usulda yarim o'tkazgichniing plastinkasi yoki kristalida talab darajadagi qalinlikda n+ - yoki p + - turdagi yuqori legirlangan, kichik qarshilikli omik kontaktlarni osongina olish mumkin. Nazorat savollari 1. Omik kontakt qanday kontakt? 2. Omik kontaktga q o ‘yiladigan talablarni ayting. 3. Elektrod materiallar qanday tanlanadi? 4. Omik kontaktlar qanday usullarda olinadi? 5. Omik kontaktni elektrolitik o ‘tqazish usulini ayting. 6. Kontakt tizim i nima? 7. Purkab qoplash uchun vakuum qurilmasini tushuntiring. 8. Metall pardaga ingichka simlar qanday ulanadi? 288 18- BOB. YARIMO‘TKAZGICHLI ASBOBLAR SIRTINI MUSTAHKAMLASH VA HIMOYA QILISH 18.1. Umumiy ma’lumotlar Hozirgi zamon radioelektronikasida asosiy bosh talablaridan biri butun apparatlar va bloklar, alohida elem entlar ishinig mustahkamligi va chidamliligidir. Aniqlanganki, yarim o‘tkazgichli asboblar va IM S turg£un va m ustahkam ishlashi yarim o‘tkazgich sirt holati va uning tashqi m uhit bilan o‘zaro ta ’siri xususiyatlari bilan bog‘langan. Asbobning berilgan ishlatish sharoitlari natijasida sirt holatlari turg‘un b o ‘lishi, ayniqsa p-n o ctish chiqqan joylarini tashqi m uhit ta ’siridan m ustahkam himoyalash kerak. Keyingi yillarda himoya qatlamlari sifatida kremniy IV oksidi SiCb, kremniy nitridi Si 3 N 4 , alum iniy oksidi AI 2 O 3 yoki shu m ateriallarning kombinatsiyasi asosidagi qatlam m ateriallarni q o llash kengaymoqda. Ba’zi hollarda tez eriydigan silikatli yoki xalkogenidli himoya pardalar muvaffaqiyat bilan foydalanilmoqda. Himoya qoplamalari boshqa vazifalarni ham bajarishini 17-bobda izohlab bergan edik. Biroq hozirgi zam on konstruksiyalarida himoya pardalar sifatida kremniyorganiklar: lak, kom paund va boshqalar keng qo‘llanilmoqda. 18,2. Asbobning elektr parametrlariga p -n o 6tish sirt holati ta’siri Elektron-kovak o £tish sirti deganda, yarim o'tkazgich kristall yoki yarim o'tkazgich plastinka sirtiga chiqqan qism tushuniladi. p-n o ‘tishi chiqqan yarim o‘tkazgich material sirt holati, r-p o ‘tishdan tashqari qolgan yarim o‘tkazgich hajmining fizik xossasiga nisbatan asbobning elektr parametrlariga ancha kuchli ta ’sir qiladi. Agar yarim o'tkazgich kristall ichidagi p-n o'tish tashqi ta ’sirlardan m ustahkam him oyalangan bo'lsa, kristall sirtiga chiqqan p-n o'tish esa qo‘shimcha himoyalanishi kerak. Undan tashqari, yarim o'tkazgich material sirtining tuzilishi cheksiz uzun kristallning energetik zonasidan boshqacha bo'ladi. Sirt tuzilishi 289 qisman uzilgan atom lardan tashkil topadi. Chunki, har bir atomga kovalent bog'lanish uchun juftliklar yetishmaydi, unda bu bog‘lanishlar to ‘yinmagan b o ‘lib qoladi va u energetik holatga ekvivalent b o ‘lib, sathlar m an qilingan zona ichida yotadi. Shunday qilib, elektronlarni egallab olish yo'li bilan atom lar o ‘z aloqalarini to'ldirishga intiladi. N atijada yarim o‘tkazgich material turiga qaram ay akseptor sathlar hosil bo ‘ladi. Shu bilan birga yarim o‘tkazgich m aterialda gaz va suyuqlik ko‘rinishdagi o ‘gay m odda atom larining adsorbsiyasi natijasida yuqoridagi sathlardan tashqari qo‘shim cha sirt holatlari hosil bo'lishi m umkin. Adsorbsiyalashgan atom larining xossalariga bog‘liq ravishda yana hosil bo'lgan sathlar akseptor yoki donor b o iish i mumkin. Agar yarim o‘tkazgich m aterial sirtiga elektronlarni egallab oladigan atom yoki molekula adsorblashsa, unda akseptor sathlar hosil bo'ladi. Agar bu holda yarim o‘tkazgich m aterial elektron o ‘tkazuvchanlikka ega b o ‘lsa, unda elektronlar o ‘tkazuvchanlik zonasidan yoki donor sathdan Ferm i sathida pastda yotuvchi akseptor sathni to'ldirishga intiladi. Bu esa, kristall sirtiga to'g'ridan-to^g'ri joylashgan elektronlar bilan kam bag‘allashgan yupqa yarim o4kazgich qatlam hosil bo‘lishiga olib keladi. Bu yerda musbat zaryadlangan donor m arkazlar hosil b o iad i. Hosil b o ‘lgan elektr m aydon shunday yo'nalganki, yarim o4kazgich material hajm idan kelayotgan elektronlarni itaradi va energetik to ‘siqni vujudga keltiradi. Bunda yarim o^kazgich-m uhit chegarasida energetik zona va yarim o‘tkazgich m aterial sirtida inversion qatlam vujudga kelishi m umkin. G az molekulalari yoki bug'lari adsorbsiyasi fizik yoki kimyoviy bo'lishi m umkin. Fizik adsorbsiya holida bug‘lar va gazlar qattiq jism ionlari ta ’sirida yarim o'tkazgich sirtida ushlanib qoladi. Kimyoviy adsorbsiyada m olekulalar atomlarga dissotsiyalanadi, yarim o'tkazgich m aterialning sirt atomlari bilan ular orasida turg 'u n kimyoviy aloqalar hosil bo'lishi bilan valent elektronlar qayta taqsimlanishi yuz beradi. Shunday, suv b u g iari ikkiala m exanizmlar yordam ida yarim o‘tkazgich m aterial sirtiga adsorbsiyalanadi, bunda dastlabki ikki-uch qatlam yarim o'tkazgich panjara atom lari bilan kuchli 290 bogiangan b o iib , qo‘zg‘almas b o ‘lib qoladi , qolgan qatlam larda (fizik) suv molekulari yarim o‘tkazgich m aterial sirti bo ‘ylab ko‘chishi mumkin. Shunday qilib, turli gazlar va bug‘lar adsorbsiyasi yarim o‘tkazgich sirt yaqin sohasida fazoviy zaryadlarning hosil b o ‘lishiga olib keladi. Ancha faol kimyoviy yutiluvchi gazlarga kislorod va suv bug‘lari kiradi. Kislorod, azon ham da xlorning o ‘tirishi manfiy ishorali sirt zaryadlarni paydo bo ‘lishiga olib keladi. Suv bug‘lari, spirt, asetonlarning o ‘tirishi musbat zaryadlarni hosil qiladi. Yarimo‘tkazgich m aterialning nam sirtiga o ‘tirgan m etall ionlari (masalan, natriy miqdori 1014 sm ~2 gacha) bo ‘ladi va ionli o ‘tkazgich b o ‘lib qolishi mumkin. Shunday yarim o‘tkazgich sirtiga chiqqan p-n o ‘tishga tashqi elektr m aydon qo‘yilishi sirtiy ion tokini hosil qiladi va bu tok p-n o ‘tishning hajmiy tokidan bir necha m arta yuqori b o ‘ladi. Bundan tashqari, asboblarning elektr param etrlari o ‘zgarishida inversion qatlam larning hosil b o £lishi bilan bog‘liq bo'lgan sirqish toki ancha katta rol o'ynaydi. Chunki, p-n o'tishga yaqin yarim o‘tkazgich sohasida paydo bo'lgan inversion qatlam yarim o4kazgich sirtiga chiquvchi p-n o ‘tishga tutashgan inversion kanal p-n o'tish samaraviy m aydonini oshiradi va asbobning teskari toki oshishiga olib keladi. Shunday qilib, ion yoki kanal o4kazuvchanlik hisobiga asbob teskari toki ancha oshadi. Teskari tokning o ‘zgarish xususiyati bo'yicha qaysi mexanizm asosiy rol o'ynashini bilish m umkin. Ionlar toklarning kuchlanishga bog'lanish chiziqiy, kanal toki esa kuchlanishning kvadrat ildiziga proporsional o ‘zgaradi. Elektron-kovak o'tishlarda teshilish kuchlanishi kamayishi ham kanallarning mavjudligi bilan bog‘langan. Teshilish kuchlanishi p-n o ‘tishning kanal sohasida hajmga nisbatan kichik, chunki kanal o'tkazuvchanligi taglik m aterial- baza o ‘tkazuvganligidan kattadir. Asosiy bo'lm agan zaryad tashuvchilar sirt rekombinatsiya tezligi yarim o'tkazgich material sirt holatiga ta ’sir qiluvchi zaruriy param etrlardan biridir. Sirt rekombinatsiya tezligi yuqorida ko'rilgan yarim o'tkazgich qatlam sirtidagi buzilishlar va adsorbsiya m exanizmlari hisobiga hajmiy rekombinatsiyaga nisbatan ancha yuqori bo'ladi. Shuning uchun asosiy 291 b o ‘lmagan zaryad tashuvchilarning yashash vaqti faqat hajmiy nuqsonlar orqali aniqlanadigan vaqtdan ancha kichik. Tranzistorlarda sirt rekombinatsiyasi oshishi zaryad tashuvchilar ko'chishi koeffitsienti kamayishiga va kuchaytirish koeffitsienti pasayishiga olib keladi. Asboblarning uzoq vaqt ishlashi davomida ularning elektr param etrlari yomonlashadi. Bunga asosiy sabab, birinchi o'rinda p-n o'tishli yarim o4kazgich kristall sirt holatining o ‘zgarishidir. Y arim o‘tkazgich kristall sirt holati o'zgarishi tashqi m uhitning o'zgarishi va uni yarim o‘tkazgich materialga ta ’siri tufayli sodir bo‘ladi. Shu sababli p-n o ‘tishli yarim o4kazgich kristall sirtining himoyasi sifatiga faqat tayyor asbob elektr param etrlarigina emas, balki ularning mustahkamligi va xizmat vaqti ham kiradi. Y arim o‘tkazgichlar texnologiyasida p-n o ‘tishli yarim o4kazgich kristall sirtiga tashqi agressiv m uhit ta ’sirini yo‘qotish uchun turli usullardan foydalaniladi. Bu esa, asbobning elektr param etrlarini ish davomida turg‘un va uzoq vaqt saqlash im konini beradi. 18.3. Organik qoplamalar yordamida sirtni himoyalash Elektron-kovak o ‘tishlar sirtini tashqi atm osfera ta ’siridan him oyalash uchun namga chidam li lak yoki kom paund qoplam alardan hozirgacha foydalanilib kelinmoqda. Bu usul birinchi navbatda planar b o ‘lmagan asboblar, ya’ni qotishmali, qotishm a-diffuzion, m eza-qotishm ali va m eza-diffuzion asboblarni tayyorlashda qo'llaniladi. Laklar va kom paundlar bilan him oyalash eng sodda texnologik usuldir. Ularni o ‘tish sirtiga oddiy shiprits bilan surkaladi, bunda albatta sirtga chiqqan o'tishgina qoplanm asdan uning atrofi va chiqqichning m a’ium qismi ham laklanadi. Krem niy organik kom paundlar tiristor tuzilmalardagi yoqlarni him oyalash uchun keng q o ‘llamladi. Aytib o 4tish keraki, sirtni laklash yoki kom paund bilan qoplashdan oldin, qoida bo ‘yicha, uni oksidlanadi yoki boshqa ancha m ustahkam vositalar bilan him oyalanadi. Elektron-kovak o'tishlarni himoya qilish uchun m ateriallar sifatida turli kremniy-organik laklar va kom paundlardan foydalaniladi. Ular 292 nisbatan namga yuqori chidamli va yaxshi dielektr xossalarga ega ekanligi bilan ajralib turadi (III. 8 -jadval). III. 8-jadval Turi Quritish rejimi Solishtirma qarshiligi p , Onrsm vaqti, soat Temperaturasi,°C 20°C da 200°C da Lak M K -49 5 200 1014 1012 K -55 3 150 1013 1012 K - l 4 150 1012 1010 П Е -518 3 200 1014 1012 KO-961 1 20 1014 1012 Emal РП Е-401 5 200 1014 1012 Kom paund 12 100 1013 1012 Emal Э С -50 2 180 1014 io n Elektron-kovak o ‘tishli yarim o‘tkazgich kristall sirtini himoyalash uchun laklar va kom paundlar bilan birgalikda kremniy organik vazelinlar qoilanilm oqda. Vazelinlar asosan mayda dispersion to ‘ldirgich qo'shilgan kremniy-organik suyuqliklardan olinadi. U lar yuqori izolatsion xossaga ega (20°C tem peraturada solishtirma qarshiligi 10 14 O m sm , 150°C da esa 10 12 Om-sm, elektr mustahkamligi 15 kV/m). Vazelinlarning laklar va kom paundlardan afzallik farqi shundan iboratki, ular yarim o4kazgich kristallga surkalgandan so‘ng mexanik kuchlanishlarni hosil qilmaydi. Organik himoya qoplamalarining boshqacha qiziq ko‘rinishlaridan biri silanlash usuli bo‘lib, unda yarim o‘tkazgich sirtida kremniy organik polim er pardalar olinadi. Bu holda parda t o ^ r i d a n - t o ^ r i yarim o‘tkazgich sirtida m onom er gidroliz jarayonida hosil qilinadi. Masalan, organogaloidosilan R^SiX* (i = 1,2,3), gidrolizini reaksiyasi hisobiga parda vujudga keladi. Bu yerda R-organik radikal, bular sifatida metil C N 3 , etil S 2 N 5 , fenil X -m onom erni gidrolizlovchi qismi, masalan, galoid Cl, Br ishlatiladi. Gidroliz-polim erlash reaksiyasi oldindan suyuq metilxlorsilan yoki silanli eritm a va ularning karbon vodorod aralashm alarida nam langan 293 nam unalari, silanlar va ularning aralashm a bug'larida m a’lum vaqt ushlab turilib o ‘tkaziladi. Botirish usuli yuqori himoyali xossaga ega b o ‘lgan pardani (ayrimlari yaxshi yopishqoqlikni va suv o'tkazm aslikni) ta ’minlaydi, biroq galoidosilan gidrolizi paytida ancha m iqdorda vodorod xlorid paydo b o ‘ladi. Bu esa, aluminiy kontaktlarni yemirishi mumkin. Biroq, silanli eritmalarga vodorod xloridni neytrallovchi kiritish m umkin. Eritm ada galoidosilan konsetratsiyasini boshqarish hisobiga botirish jarayoni boshqariluvchidir. Parda qalinligi 0,3 mkm dan oshmaydi. Sirtni silanlash usulining, polim er laklar va kom paundlarni mexanik qoplash usuliga nisbatan, asosiy afzalligi yarim o‘tkazgich sirti bilan himoya pardasi orasidagi kimyoviy bog‘lanishning mavjudligidir. Bu faqat sirtga yuqori yopishqoqlikni ta ’m inlamasdan, nuqsonlarni kamaytirib, o ‘tishlarni teskari tavsifnomasini yaxshilaydi. Undan tashqari, eritm alarda silanlash usuli murakkab uskunalar talab qilmagan holda himoya pardalari gomogen o ‘sishi uchun sharoit yaratadi. 18.3. Kremniy oksid va nitridlar bilan himoyalash Y arim o‘tkazgichli asboblar va IM Slar ishlab chiqarish texnologiyasida krem niy IV oksidi Si 0 2 va kremniy nitridi Si 3 N 4 keng q o ‘llanilmoqda. Asbobni planar tayyorlashda himoya pardalar SiC >2 va Si 3 N 4 boshlang‘ich taglikka p-n o4ishlarni hosil qilishdan oldin qoplanadi . H im oya pardalar Si 0 2 va Si 3 N 4 orqali mahalliy diffuziya o ‘tkazilishi yarim o‘tkazgich kristall sirtiga chiqqan p-n o ‘tishni tashqi ta ’sirdan himoyalagan holda ajratish inkonini beradi. Dielektr Si 0 2 va Si 3 N 4 himoya pardalarni olish usullari 17-bobda batafsil berilgan. Bu yerda biz qotishmali, qotishm a-diffuzion va meza- qotishmali usullarda olingan p-n o ‘tishlarni him oyalash usullari haqida to ‘xtalamiz. Bu turdagi asboblarga him oya pardalari SiC >2 va Si 3 N 4 p-n o'tishlar va om ik kontaktlar olingandan so‘ng qoplanadi. Elektron-kovak o'tishli kremniy kristall sirtida oksidli himoyaviy pardalarini kuchli kimyoviy oksidlovchilarda ishlov berish y o ii bilan olinadi. K o‘pincha oksidlovchi sifatida nitrat kislotadan foydalaniladi. 294 Kremniy sirtida hosil b o ‘luvchi himoya pardasining bir jinsliligi va qalinligi ko'pincha kimyoviy oksidlanish rejimiga bog‘liq. Elektron-kovak o'tishli yarim octkazgich plastinkalar sirtiga oksidli himoyaviy pardalar qoplash uchun kislorod tarkibli birikm alarning suvli eritm alaridan ham foydalanish mumkin. Bu birikm alar kremniy bilan o ‘zaro ta ’sirlashib kislorod ajraladi va sirtni oksidlaydi. Natijada, yupqa himoya pardasini hosil qiladi. Bunday eritm alar sifatida quyidagi aralashm alarni ko‘rsatishi mumkin: 100 ml suv va 50 mg natriy asetati; 200 ml suv va 70 ml ortofosfat kislota; 100 ml suv va 50 ml sulfat kislota; 150 ml suv va 10 g dvunatriyfosfat va boshqalardan foydalanish mumkin. Bu aralashmalarda 250-350° С tem peraturada 10-15 soat ishlov beriladi. Kremniy plastinkalar va p-n o ‘tishli kristallarni katalizator qatnashgan is gaz m uhitida ishlov berish bilan bir jinsli SiC >2 himoya pardalarini olish mumkin. Katalizator sifatida m etan yoki etilen ishlatiladi. Bu usul qotishmali yoki diffuzion tuzilm alarda himoyaviy pardalarini olish imkoniyatini beradi. 18.5. Metall oksidi pardalari bilan himoyalash Metall oksidi pardalari yarim o‘tkazgich material sirtida himoya qoplamasini hosil qiladi. Bu pardalar solishtirma qarshiligi 10 14 -1 0 15 Om sm b o ‘lib, namga barqaror va issiqqa chidamlidir. Yarimo‘tkazgichli asboblar ishlab chiqarishda p-n o'tishli kristallarni himoyalash uchun aluminiy , titan, berilliy, sirkoniy va boshqalar oksidlari asosidagi himoya pardalari qo‘llaniladi. N am unaviy material qum ko'rinishida olinadi. Tashuvchi agent sifatida esa galogen yoki vodorodning galoid birikmalaridan foydalaniladi. Himoya pardalarini o ‘tqazish reaksion kam eralarda olib boriladi, unda m anba va yarim o‘tkazgich material orasiga gradientli tem peratura o ‘rnatiladi. Manba (qum) tem peraturasi yarim o‘tkazgich tem peraturasidan yuqori bo ‘ladi, chunki reaksiya m ahsulotlari p-n o'tishlar sirtiga o ‘tirishi kerak. M anba va yarim o'tkazgich material orasidagi tem peratura gradienti oshishi natijasida himoya pardasining hosil b o clish tezligi o csadi. A1 2 0 3, BeO, ТЮ 2 , Z r0 2 himoya pardalarni o'tqazish uchun manba 295 tem peraturasini 800-1200°C diapazonda, p-n o ‘tishli kristall tem peraturasini 350-500°C diapazonda ushlash kerak. Manba va yarim o‘tkazgich kristall orasidagi masofa tem peratura gradientiga b o g iiq ravishda 10-20 sm b o ‘lishi kerak. Elektron-kovak o ‘tishIi yarim o‘tkazgichli plastinkada himoya pardasi hosil bo‘lishning texnologik jarayoni kvars nayda olib borilib, uning bir uchiga m anba, masalan, AI 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