Va yarimotkazgichli asboblar texnologiyasi
Download 94.09 Kb. Pdf ko'rish
|
|
314 III.66-rasm. Qotishmali tranzistor tuzilmasi 19.4. Tranzistorlarni olish texnologiyasi Qotishmali tranzistorlar. Tranzistor texnikasining boshlang'ich rivojlanish davrida tranzistorlarni faqat germaniyga kirishmalarni qotishma usulida kiritib olganlar. Ikkita bir-biriga yaqin joylash- gan p-n o'tishli tranzistor tuzilmasi II1.66-rasmda ko'rsatilgan. Qotishmali tranzistorlarning keng tarqalgan konstruk- siyalaridan biri I11.67-rasmda ko‘rsatilgan. Qotishmali tranzistorlarda juda yupqa baza olish qiyin, shuning uchun ular past va o 'rta takroriyliklar uchun m o‘l- jallangan. Ularni quvvatli qilib ham tayyorlash mumkin. Bunday tranzistorlar olish uchun p-n o £tishlar yuqori maydonga, kollektor chiqqich esa korpusga ulangan bo'ladi. Korpus asosi mis plastinkadan qilinadi. Qotishmali tranzistorlarning kamchiligiga chegara takroriyligining ( / a < 20 M Hz) uncha katta emasligi va texnologik tayyorlashda param etrlarda ancha katta farqlar mavjudligini ko‘rsatish mumkin. Qotishma-diffuzion tranzistorlar. Bu tranzistorlar qotishmali texnologiyani diffuzionga qo‘shish bilan tayyorlanadi. Eritiladigan donor (surma) va akseptor (indiy) qotishmaning kichik bo'lagi taglik plastinkaga o ‘rnatiladi va qizdiriladi. Qotishm ani suyultirish natijasida em itter o'tish hosil b o ‘ladi. Biroq, yuqori tem peraturalarda bir vaqtni o ‘zida suyulish bilan birga kristall ichi tom on suyulmadan kirishmalar diffuziyasi ro"y beradi. D onor va akseptor kirishmalar kristall qalinligi bo'yicha notekis taqsimlanadi, chunki bu kirishm alar har xil chuqurlikka diffuziyalanadi (masalan, 111.67-rasm. 1-Ge kristali, 2-kristall ushlagich, 3-emit ter elektrodi, 4-kollektor elektrodi, 5-baza xalqa, 6- korpus, 7-taglik, 8-chiqqich 9-asosi. lll.68-rasm. Qotishma-dif- fuzion tranzistor tuzilmasi 315 Si°2 surma diffuziyasi indiyga nisbatan tez). Natijada, kristalldan notekis taq- simlangan kirishmali я -turdagi dif fuzion qatlam hosil b o ‘ladi. Kollektor vazifasini taglik plastinka p -turdagi germaniy bajaradi (III. 6 8 -rasm). Baza soha orqali asosiy b o im ag an zaryadlarning ko'chishi, asosan, elektr maydon dreyfi bilan amalga oshirilgani uchun, bunday tranzistorlarni dreyf tranzistorlari deyiladi. Dreyf tranzis- trlarning baza qalinligi 0,5 — 1 mkm. Shuning uchun ham , ishchi takroriylik 500-1000 M Hz etadi. Bu tranzis- torlarning kamchiligi em itterda teskari kuchlanishining kichikligi ham da yuqori kuchlanish va katta quvvatli tranzistorlarni ishlab chiqarishning qiyinligi. Diffuzion planar tranzistorlar. Bu ko'rinishdagi tranzistorlarni tayyorlash kremniy oksidini olib unda ochilgan pardada tirqishlar orqali kirishma atom larining diffuziya usulidan foy- dalaniladi. Texnologik am allar ketm a- ketligi 111.69-rasmda ko‘rsatilgan. Pla nar tranzistorni tayyorlash uchun n- turdagi kremniy olinib nihoyasida kollektor vazifasini o'taydigan plastinka oldin suv bug‘i yoki kislorod muhitiga joylashtirilib sirtida zich parda S i0 2 hosil qilinadi (III.69-rasm , a). Fotolitografiya usulida parda tirqish (III.69-rasm , b) hosil qilinib, u orqali akseptor—bor diffuziya qilinadi (III.69-rasm , d). Bunda, plastinkada p -tu r baza qatlami hosil b o iad i. Shu vaqtning o ‘zida oksidlanish yuz beradi. Hosil b o ‘lgan oksid pardadan yana tirqish (III.69-rasm , e) ochilib, u orqali donor-fosfor kam roq chuqurlikka diffuziya qilinadi. Natijada fl+-turdagi em itter qatlam hosil bo'ladi (111.69-rasm, f). UI.69-rasm. D iffuzion-planar tranzistorning olinishi. В III. 70-rasm. D iffuzion-planar tran- zistor tuzilm asining umum iy ko'ri- nishi 316 Keyin yana hosil b o ig a n SiC >2 qatlam yedirilib (III. 69, g), tirqishga aluminiy kontaktlar purkaladi va term obosim usulida chiqqichlar ulanadi (III. 69, h ) . Nihoyat, diffuzion-planar tranzistor tuzilmasining um um iy ko'rinishi III.70-rasm da k o 'r satilgan. Meza-planar tranzistorlar. Tranzistor- larning aktiv qismini m eza-tuzilm a ko'rinish em itter va bazaning m a’lum qismlarini ikkilama yedirish bilan olinadi (III.71-rasm ). Bu tranzistorlarni bitta yarim o'tkazgich plastinkada bir texnologik siklda ko'plab m iqdorda tayyorlash m um kin, shuning uchun param etrlarida farqlar kam. M eza-planar tranzistorlardagi o'tishlar kichik sig'imga va uncha katta bo'lm agan baza qarshiligiga ega. Bu tranzistorlarning chegara takroriyligi bir qancha yuz megagersga boradi. Epitaksial-planar tranzistorlar. Bunday tranzistorlarda kollektor ikki qatlam: yuqori omli bazaga tutashuvchi va kichikomli kontaktga tutashuvchi bo'ladi. Tranzistorlarda kichik omli, elektron o'tkazuv- chanligi monokristall taglik yarim o'tkazgichga yuqori omli, epitaksial qatlam o'stirish bilan olinadi. Kichik omli, taglik n+ kollektor sohasini hosil qiladi. Baza va em itter sohalar SiCb larda tirqish orqali ikkilama diffuziya usulida tayyorlanadi. Natijada, n+-p-n-n+ hajmiy qarshiligi kichik epitaksial kollektor, kollektor sohasining kichik С sig'imi va kollektor o'tishi yetarli darajada yuqori teshilish kuchlanishga ega b o ig a n dreyf tranzistor olinadi (II1.72-rasm). 5 111.73-rasm. MDYa tran- zistorning olinish texnolo giyasi l-S i0 2 -qatlam, 2- polikremniy, 3-legirlangan paynov va manba sohalar b) ______________72_ d) p j . т а ' rC T J . n e) ЛЕ В 71-rasm. Mezaplanar tran zistor tuzilishi III.72-rasm. Epitaksial- planar tranzistor tuzilishi 317 Hozirgi vaqtda ishlab chiqarishda asosan qo'sh qutbli tranzistorlarni m eza-planar va epitaksial-planar texnologik usullaridan foydalanilmoqda. M ikroelektronikada tranzistor tuzilmalarini olishning oxirgi texnologiyasi keng qo‘llanilmoqda. M DYa-tranzistorlar. Bunday tranzistorlarni olish uchun taglik n- turdagi kremniy sirtiga qalin Si 0 2 o ‘stiriladi, keyin alohida qismlardan oksid ketqazilib, o^rniga yana yupqa Si 0 2 qatlam o ‘stiriladi (H I.73-rasm , a). Shu yupqa SiC >2 sirtiga polikristall kremniy parda o'tqaziladi va fotolitografiya olib boriladi (III.73-rasm , b). Keyin paynov va manba sohalari ustidagi oksid yedirilib tirqishlar hosil qilinadi. Keyingi bosqichda manba va paynov sohalar difTuziya usulida legirlanadi (III.73- rasm, d). Yuqori tem peraturada o'tkazilgan diffuziya natijasida manba va paynov sirti oksidlanib qoladi. Shuning uchun oxirgi amalda oksid qatlam yedirilib (III.73-rasm , g) metall elektrodlar o ‘tqaziladi. Zatvor sifatida polikristall kremniyning qollanilaishi chegara kuchlanishini 0,5-1,0 V gacha kamaytiradi. Bu esa, IMS larda katta afzalliklarni keltiradi. 19.5. Integral mikrosxemalar olish texnologiyasi Elektronika elektronlar va boshqa zarrachalarning turli m uhitda (vakuumda, gazda, qattiq jism da), shuningdek, atom lar, molekulalar, kristall panjaralari ichida elektromagnit m aydonlar bilan o'zaro ta ’sirini o ‘rganadigan fan sohasidir. Uning amaliy vazifalari mazkur o ‘zaro ta ’sirdan foydalanib elektromagnitik energiyani boshqa energiya turlariga aylantiradigan va aksincha ish bajaradigan elektron asboblar yaratish usullarini, elektron asboblar ishlab chiqarish texnologiyasining ilmiy asoslarini ishlab chiqishdir XX asr boshida paydo b o ‘lgan elektronika bir necha taraqqiyot bosqichlarini bosib o ‘tdi, bu jarayonda uning elem ent bazasining bir necha avlodi o ‘zgardi: elekrovakuum asboblarning diskret elektronikasi, yarim o'tkazgichli asboblarning diskret elektronikasi, mikrosxemalar 318 integral elektronikasi (m ikroelektronika), funksional m ikroelektron sxemalarning integral elektronikasi (funksional mikroelektronika). Biz bu joyda m ikroelektronika haqida qisqacha asosiy m a’lumot beramiz. M ikroelektronika elektronikaning ilmiy-texnik yo‘nalishi b o iib , fizik, kimyoviy, sxemotexnik va boshqa usullar turkum i yordamida yuqori darajada ishonchli va tejamli m ikrom iniatyur elektron sxemalar va qurilm alarni tadqiqlash, loyihalash, ishlab chiqarish m uam m olarini qamrab oladi. M ikroektronikaning birinchi vazifasi eng ishonchli elektron sxemalar va qurilm alar yaratishdir. Bu masalani elektron apparatlari tayyorlashning eng sifatli yangi usullaridan foydalanib yechiladi, elektron apparaturaning diskret elem entlaridan foydalanishdan voz kechib, integral mikroszemalar yaratish yo‘lidan boriladi, Bunda elektron sxemaning aktiv elementlari (rezistorlar, kondensatorlar) va ulovchi elementlari yarim o'tkazgich kristallining sirtida yoki hajmida, yoinki dielektrik taglik sirtida yagona texnologik davrada (siklda) shakllantiriladi. Sxema ichidagi ulushlarning eng kam bolishligi m azkur qurilm alarning ishonchlilik darajasini oshiradi. M ikroelektronikaning ikkinchi vazifasi elektron sxemalar va qurilm alar narxini pasaytirishdir. Integral mikrosxemalar texnologiyasi amallari ketm a-ket olib borilganda b a ’zi keraksiz am allar qoldiriladi, sxemalar takom illanib, qurilm alar narxini kamaytiradi. M azkur ikki vazifaning yechimi bilan birgalikda elektron asboblarning massasi va hajmi keskin kamayadi. Integral mikrosxema (m ikrosxem a)-m ikroelektron m ahsulot bo'lib, elektromagnitik va boshqa signalni o ‘zgartirish, unga ishlov berish yoki axborotni jam g ^rish vazifalarini bajaradi, unda bir butun sifatida elektrik ravishda ulangan elem entlar yuqori darajada zich taxlangan bo'ladi. Integral mikrosxemani qisqacha IM yoki IM S ko‘rinishida belgilanadi. 319 IM ning taxlanish zichligi undagi elem entlar sonining hajmiga nisbatidir. IM dagi elem entlar soni integratsiya darajasini aniqlaydi. 10 tagacha elementli IM ni birinchi, 10 tadan 100 tagacha elementli IM ni ikkinchi, 100 dan 1000 tagacha elem entli IM ni uchinchi integratsiya darajali deyiladi. 1000 dan ortiq elementli IM ni katta integral sxema (KIS) deyiladi. Bundan ancha katta sondagi elemetlarga ega b o ig a n o 'ta katta integral sxemalar (O 'K IS) ham ishlab chiqariladi. 19.5.1. Integral mikrosxemalarni tayyorlash texnologiyasining asosiy bosqichlari H ar qanday mikrosxemani ishlab chiqarishda quyidagi bosqichlardan o'tishga to 'g 'ri keladi. Yarim o'tkazgich plastinalarini yoki dielektrik taglikni tayyorlash va tozalash; yig'ish, sinash va o'lchash, oxirgi amallar. Agar mikrosxemani korpusga joylanadigan b o iin sa , yig'ish tayyorgarligi korpuslar detallari (qismlari) va tugunlarini tayyorlashdan iborat bo'ladi, agar IM ni korpussiz qilinadigan bo'lsa, yig'ishdan oldin jipslovchi tarkiblar va arm atura (chiqish ramkalari, tasm alar va b.) tayyorlanadi. H ar qanday IM ishlab chiqarilganda ham nazorat amallari bajariladi va yakuniy sinovlar o'tkaziladi. U ndan keyin bo'yash, laklash, markalash, taxlash amallari bajariladi. Plastinalar, tagliklarni tayyorlash. Yarim o'tkazgich plastinalar va dielektrik tagliklar mikrosxemalar tuzilmalarini tayyorlash uchun asosiy tayyorlama bo'ladi. Hozirgi vaqtda sanoatda ko'pchilik yarimo'tkazgichli mikrosxemalarni ishlab chiqarishda kremniy ishlatiladi, chunki u yaxshi o'rganilgan va sanoatda o'zlashtirilgan germaniyga nisbatan bir qator afzalliklarga egadir: kremniyning taqiqlangan zonasi kengroq, bu esa ishlash tem peraturalari oraligi kattaroq b o klishligini, teskari toklar kichik bo'lishligi va tem peraturaga kamroq bogkliq boiishligini, kattaroq qarshilikli rezistorlar tayyorlash im konini ta ’minlaydi. Kremniy asosidagi p-n o'tishlarning teshilish yuqoriroq tem peraturalarda sodir bo'ladi. 320 Kremniyning zichligi germ aniynikidan taxm inan 2 m arta kam, kremniy asosidagi tuzilm alar massasi nisbatan shuncha m arta kam b o ‘ladi. Boshqa yarim o'tkazgichlarga nisbatan kremniyda dislokatsiyalar hosil bo lish n in g kritik kuchlanishi ancha kattakim, bu 150 mm gacha bo‘lgan diam etrli va 100 kgdan ortiq massali dislokatsiyasiz m onokristallar o'stirish im konini beradi. Yana bir afzalligi: kremniy plastinkalari sirtiga yaxshi dielektrik va himoyaviy xossali SiCb oksid pardalarini o'tqazish oson. Mikrosxemalar ishlab chiqarishda galliy arsenidi va boshqa yarmo4kazgich birikm alar ham qo‘llanadi. Mikrosxemalar parametrlariga qo'yiladigan talablarga mos ravishda muayyan markali va muayyan kristallografik yo‘nalishli yarim o‘tkazgich tanlanadi. Gibrid va pardaviy mikrosxemalar uchun shisha, sital, fotosital, keramik tagliklar qo‘llaniladi. Keyingi vaqtlarda polim er tagliklar, dielektrik qatlamli metall tagliklar (Al- AI 2 O 3 ) , sapirning monokristall dielektrik tagliklari qo‘llanilmoqda. Oldingi boblarda bayon qiliganidek, plastinalar va tagliklarga mexanik ishlov beriladi va ular keraksiz kirishmalardan tozalanadi, bunda zaruriy kimyoviy ishlov ham bajariladi. Tuzilm alar olishdan oldin quruq tozalash amalga oshiriladi. Tuzilmalar tayyorlash. Bu bosqichda plastinkalar va tagliklarning gorizontal tekisligida kerakli shakldagi, o ‘lchamdagi, tayinli o ‘zaro joylashishli va vertikal tekisligida keraklicha qalinlikdagi, kirishmalar kirishi chuqurligiga ega b o ‘lgan elem entlar (mikrosxema qismlari) hosil qilinadi. Tuzilm alar tayyorlashning barcha usullari uchta guruhga b o ‘linishi mumkin: 1 ) topologiya (qiyofa)ni shakllantirish usullari; 2 ) pardalar hosil qilish usullari; 3) plastinalarni legirlash va yarim o'tkazgich qatlam lar o'tqazish usullari. M ikrosxemalar tuzilmalari faqat guruh usulda tayyorlanadi. Plastinalar yoki tagliklar guruhi bir vaqtda ishlovga duchor qilinadi va ularning har birida bitta emas, balki ko‘p tuzilm alar shakllantiriladi. Tuzilm alar hosil qilish usullari oldingi boblarda batafsil ko'rilgan edi. 321 Mikrosxemalarni yig‘ish. Yig'ish deganda qismlar va tugunlarni ulash jarayoni tushuniladi, uning oqibatida tayyor mahsulot (buyum) olinadi. Korpusli IM larni yig‘ish uchun tuzilmalarni tayyorlash bilan bir vaqtda korpuslarning qismlari va tugunlari, korpussiz IM larni yigVish uchun esa jipslovchi tarkiblar va tuzilm alar qismlarini ulovchi arm atura tayyorlanadi. IM larni yig'ish quyidagi am allardan iborat: tuzilm alar korpuslar asoslariga, chiqish ramkalariga yoki qo'shim cha tagliklarga o ‘rnatiladi; osma kristallar, tarkiblovchilar taxtalar (platalar)ga 0 ‘rnatiladi; elektrodlar uchlari kontaktlovchi yuzachalar va IM ning tashqi uchlariga ulanadi, jipslash amalga oshiriladi. Sinovlar va o6Ichashlar. Jipslash (germitizatsiya)dan keyin yashirin nuqsonlarga ega bo ‘lgan IM larni aniqlash uchun texnologik sinovlar va o ‘lchashlar bajariladi. Texnologik sinovlar iqlimiy, mexanik va elektrik sinovlarga b o ‘linadi. Iqlimiy sinovlarda IM ning namlikka, issiqlikka, sovuqqa chidamligi tekshiriladi. Mexanik sinovlarda tuzilmaning va IM ichidagi ulanm alarning mexanik mustahkamligi tekshiriladi. Elektrik sinovlarda esa IM ning tok o'tkazishi va barqaror ishlay olishi tekshiriladi, shuningdek, IM param etrlari o ‘lchanadi. Oxirgi amallar. Oxirgi amallarga bo'yoq berish, laklash, galvanik qoplam alar qilish, markalash, IM ni apparaturaga ulaydigan chiqqichlar qilish va nihoyat, taxlash ishlari kiradi. 111.74-rasm. IM larni tayyorlash usullari asosiy guruhlari 322 Endi b a ’zi masalalarga to'xtalib o'tam iz. IM larni tayyorlash usullarining asosiy guruhlari III.74-rasm da ko'rsatilgan. Mikrosxemalar elem entlari birin-ketin ko'p m arta mahalliy ishlov berish oqibatida olinadigan texnologik qatlam lar tarzida hosil qilinadi. M asalan, III.75-rasm da tasvirlangan qo'sh qutbli tranzistorlar asosida tayyorlanadigan yarim o'tkazgichli IM holida mahalliy ishlov besh m arta amalga oshirilgan. Bunday texnologiyada har bir keyingi qatlam oldingisiga aniq mos tushishi zarur. — 5 — 4 J — 2 — 1 11175-rasm. Qo ‘sh qutbli tranzistor asosidagi IM tuzilmasi kesmi qisimi: 1- birinchi texnologik qatlam- yakkalovchi o'tishlarni hosil qilish; 2- ikkinchi qatlam - baza - kollektor о ‘tishlami hosil qilish; 3 - uchinchi qatlam - emitter - baza va kontakt yaqinida n+- sohalarni hosil qilish; 4 - to ’rtinchi texnologik qatlam- metall qatlam о ‘tqazish; 5- beshinchi qatlam - kontaktlar topologiyasi, tok keltiruvchi yo ‘liar, kontakt maydonchalar hosil qilish. 19.5.2. Integral mikrosxemalar turlari Integral m ikrosxemalarni tayyorlash texnologiyasi, qanday vazifalarni bajarishi va boshqa belgilari bo'yicha turli siniflarga bo'linadi. Tuzilish—texnologik belgi bo'yicha yarimo'tkazgichli, gibrid IM lar farq qilinadi. Yarimo'tkazgichli IM -bu barcha elementlari va elem entlararo ulanm alari yarim o'tkazgich hajmi va sirtida hosil qilingan integral mikrosxemadir. К B E ^f\vl^ '// 'A 'A '// V/ l a l I n + \ И . 1 1 1 . p V ..... - J P n J n Si p 323 Gibrid IM —bu bir qismi muayyan yarim o'tkazgich texnologiyada bajarilib, so‘ng pardali texnologiya b o ‘yicha tayyorlangan mikro- sxemaning um um iy tagligiga joylashtiriladigan integral mikrosxemadir. Yana moslashtirib joylangan integral sxemalar ham mavjud, ularda b a’zi elem entlar (odatda passiv elem entlar) kristall plastinasi sirtiga pardali texnologiya usullarida o'tqazilgan. Bajaradigan vazifalari bo'yicha analogli IM , raqamli IM lar b o ia d i Analogli IM lar uzluksiz funksiya qonuni bo'yicha o'zgaruvchi signalni o'zgartish va ishlov berish uchun m o'ljallangan integral mikrosxemadir. Raqamli IM lar diskret funksiya qonuni bo'yicha o ‘zgaruvchi signalni o'zgartirish va ishlov berish uchun m oijallangan integral mikrosxemadir. Raqamli IM lar diskret ishlov berish qurilm alarida (E H M , avtomatika tizimlari va h. k. da) qo'llaniladi. M ikroelektronika fan, texnika va texnologiyaning eng tez rivojlanayotgan sohasidir. Bu soha b o ‘yicha ko‘p tadqiqotlar, texnik va texnologik ishlanm alar mavjud, bu yo'nalishda nazariy va tajribaviy izlanishlar katta ko'lam da davom ettirilmoqda. M ikroelektronikaning tobora taraqqiy qilib borishiga shubha yo‘q. M ikroelektronika asoslarini hatto qisqacha bayon qilish uchun butun bir kitob hajmi ham kamlik qiladi. Shu boisdan va o'quv qo'llanm a oldiga qo ‘yilgan vazifalarni nazarda tutib, bu ulkan soha haqida qisqacha m a’lumot berish bilan cheklanamiz. Nazorat savollari Download 94.09 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|