Va yarimotkazgichli asboblar texnologiyasi
Download 94.09 Kb. Pdf ko'rish
|
|
2 O 3 li tigel va ikkinchi tom oniga p-n o ‘tishli kristallar joylashtiraladi. Kvars naydan oldin havo chiqarilib, keyin kerakli m iqdorda tashuvchi reagent kiritiladi. I11.9-jadvalda metall oksidli himoya pardalarini qoplash rejimi berilgan. III.9-jadval Manba materiali Tashuvchi reagentlar Manba temperaturasi °C Plastinka temperaturasi °C A120 3 HC1, H B r 800-1200 400-500 BeO HC1, H B r 900-1200 450-500 T i 0 2 HC1, H B r, C l2 800-1000 480-500 Z r 0 2 HC1, H B r 1000-1200 490-800 Yuqorida ko‘rilgan metall oksidli himoya pardalaridan tashqari, p-n o ‘tishli yarim o‘tkazgich materiallarni himoyalash uchun 7,5% polietilen va 92,5% polibutilendan tashkil topgan aralashm ada erigan qo ‘rg‘oshin surikdan manba sifatida foydalanish m um kin. Bu aralashma aralashtitiriladi va p-n o'tish sirtiga surkaladi. Quritish tem peraturasini 120-140°C deb tanlanadi. M anba sifatida rux xrom at Z nC rO 4 , ham da Z n C 0 4 , SrCr 0 4 va РЬзС >4 lardan iborat aralashm adan ham foydalanish m umkin. Bunday aralashm ada suspenziya uchuvchi eritm alarni aralashtirib hosil qilinadi va p-n o ‘tishli kristall sirtiga surkaladi. Shundan so‘ng 200°C tem peraturada term ik ishlov berish natijasida metall oksidli him oya pardasi hosil bo'ladi. Himoya pardalari manbalari sifatida ishqoriy yer metallari: titanatlar, sirkonatlar va stannatlardan foydalanish ham m umkin. 111 . 10 -jadvalda yarim o'tkazgichlar texnologiyasida himoyalovchi, ajratuvchi va niqob qatlamlari sifatida keng foydalaniladigan m ateriallarning solishtirma tavsifnomalari berilgan. 296 III. 10-jadva! Material tavsifnomasi SiOz Si3N4 ai 2 o 3 T aq iq lan g an zona, eV 8,0 4,5 5,0 N isbiy d ielek tr singdiruvchanligi (past ch asto tali) 4,0 6-9 8-9 Singdirish k o ‘rsatkichi 1,4-1,5 2,0 1,7-1,8 E ng katta so lish tirm a qarshiligi, O m -sm 1015-Ю16 1015-1 0 16 10I4- 1 0 15 K rem niy bilan eng kichik sirt zaryad zichligi, s m -2 Ю10 1012 10n - 1 0 12 E lektr m ustahkam ligi, V/sm 107 107 106 T erm ik kengayish koeff. 200°C da, K -1 (Si u ch u n 4 ,5 -10-6) 0,4 -10-6 3 1 0 - 6 4 -10'6 N isbiy radiatsiyaga chidam ligi 1 10 100 18.6. Shisha pardalar bilan himoyalash Shisha pardalar bilan him oyalash ko'pchilik turdagi yarim o^kazgichli asboblar va IM Slar uchun qo‘llaniladi. Shisha bilan himoyalash asboblar elektr param etrlarini yaxshilaydi. Chunki, shisha qatlami p-n o ‘tishda ko‘chuvchi ionlar bilan bog‘lanadi va elektr param etrini yaxshilaydi. Shishali himoyaviy parda asbobning turgfiunligini, mustahkamligini va ishlash muddatini orttiradi. Shisha t o ^ r i d a n - t o ^ r i yarim o‘tkazgich sirtiga yoki himoya qatlami ustiga surkalishi bilan birga chiqqichlarining m a’lum qismiga ham qoplanishi mumkin. Kremniyli asboblarni himoyalash uchun bor-silikatli, fosfor-silikatli va qo‘rg‘oshin-silikatli shishalar, mos ravishda: m • В2Оъ • n'• Si02\ m- P20 5-n- S i0 2\ mPbO • n • S i0 2 lar qo'llaniladi, albatta ancha mu- rakkab tarkibli shishalar: alumin-bor-silikatli m • Al 2 0 3 • n- Br0 3 • p • Si02, rux-bor-silikatli m • ZnO • n • Br02 • p • S i0 2 va boshqalardan ham foydalanish mumkin. U ndan tashqari, shisha tarkibiga modifikatorlar: Li20 ;K 20 3;Na20;C a0;B e0 va noyob yer m etallarning oksidlari qo‘shiladi. 297 K o‘p hollarda shishani organik erituvchilar (m asalan, spirt)da kolloid eritm a k o ^ n ish id a olinadi. Olingan eritm a yoki suspenziya sepish usulida taglik sirtiga o ‘tqaziladi va 600-700°C da sirtni eritgandan so‘ng bir jinsli yupqa qatlam ( 0,1 mkm gacha) olinadi. Kremniy asosidagi p-n o4ishlarni himoyalashda alumosilikat shishalar keng qo‘llanilmoqda. C hunki, bu shishalarning term ik kengayish koeffitsienti kremniyning term ik kengayish koeffitsientiga deyarli yaqin. Oksidlangan kremniy sirtiga shishani o ‘tqazish him oyalanishni yanada yaxshilaydi. Bunga asosiy sabab, kremniy oksid qatlam shisha bilan kremniy orasidagi yopishqoqlikni oshiradi. H l.ll-ja d v a ld a ko‘p qo'llaniladigan alumosilikat shishalar tarkibi keltirilgan. III. 11-jadval Shisha birikma nomeri Tarkiblar, % S i0 2 a 2 o 3 BeO CaO Na20 1 35 35 29,9 - 0,1 2 10 55 34,9 - 0,1 3 45 20 34,9 - 0,1 4 10 60 - 29,5 0,5 5 5 45 - 49,5 0,5 Alumosilikatli shisha odatda oksid pardasi 0,2 mkm dan yupqa bo'lm agan qatlamli kremniy kristaliga surkaladi. Agar oksid qatlami undan kam b o isa , oksid qatlam orqali yarim o‘tkazgich materialga natriy ionlari kirib borishi mum kin. Bu esa, p-n o ‘tish elektr param etrlarini yom onlashtiradi. Shuning uchun alumosilikatli shishalar asosan Si 0 2 qatlami mavjud yarim o4kazgichli kristallarda q o‘llaniladi. Him oya pardalari sifatida xalkogenid shishalar va murakkab tarkibli shishalar ham qo‘llaniladi. Nazorat savollari 1 . Kremniy p-n o‘tishlarni qanday himoyalash usullari bor? 2. Laklar va kompaundlar nima maqsadlarda ishlatiladi? 3. Silanli himoyalash deganda nimani tushunasiz? 4. Metall oksid pardalar xossalarini ayting? 5. Shisha pardalar p-n o‘tishlarni qanday himoyalaydi? 298 19-B O B . Y A R IM O T K A Z G IC H L I ASBOBLAR TUZILM ALARINI O L IS H TEXNOLOGIYASI 19.1. Umumiy ma’lumotlar Turli yarim o'tkazgichli asboblarning ajoyib fizik xossalarini tushunish va ularning loyihalash prinsiplarini egallash uchun texnologik tayyorlash yo'llarini va yarim o'tkazgich tuzilmalarni olish usullarini bilish zarur. Yarim o£tkazgichli asboblar ishlab chiqarish texnologiyasiga qo'yilgan talablar asboblarning foydalanish tavsiflari va iqtisodiy ko'rsatkichlari: takroriylik oralig'i va tezkorligi, quw ati, mustahkamligi, o'lcham i, massasi, tayyorlashning qiyinligi va tannarxi bilan aniqlanadi. Texnologik marshrut. H ar xil yarim o'tkazgichli asboblarni tayyorlash usullari turli ko'rinishdadir. Biroq, barcha hollarda yarim o£tkagich kristall um um iy texnologik am allardan ketm a-ket o £tkaziladi. Buning uchun texnologik marshrut tuziladi. N am una marshrutga ilk yarim o'tkazgich quymaning kirish nazorati, plastinkalarga mexanik va kimyoviy ishlov berish, epitaksial qatlam o'stirish, dielektrik himoyaviy parda olish, bu pardaga fotolitografik ishlov berish, p-n o'tish olish uchun kirishma mahalliy diffuziyasi, omik o'tishlar olish uchun yupqa metall pardalar va integral mikrosxemalarning passiv tarkiblarini o'tqazish, rezistorlar va ulash o'tkazgichlari, plastinkalarlarni kristallarga ajratish, yig'ish, himoyalash, elektr param etrlarini o'lchash va asboblarni turli rejimlarda chidamliligini sinashlar kiradi. Ishlab chiqarishda loyihalangan yarim o‘tkazgichli asbob nam una marshrut asosida tayyorlanadi. Elektr o 4 ish turlari. K o'pchilik yarim o£tkazgichli asboblar tuzilmasining asosiy elem enti elektr o £tish b o £lib, ularga turli solishtirma qarshilikka, turli o £tkazuvchanlik sohasiga ega bo'lgan yarim o'tkaz- gichning ikkita sohasida vujudga kelgan o £tish qatlami va m etall— yarim o£tkazgich kontakti natijasida ham vujudga kelgan o £tishlar kiradi. Agar yarim o£tkazgich ikki sohasining biri я -tur, ikkinchisi p -tu r bo‘lsa, bunday o4ishni elektron-kovak o'tish yoki p-n o £tish deyiladi. K o£pchilik keng tarqalgan asboblarning xossalari p-n o'tishlarda yuz beradigan jarayonlar bilan aniqlanadi. M asalan, n- tur soha va p -tur sohalarda kirishmalar konsentratsiyasi ancha yuqori b o £lsa, unda p-n o'tish volt- am per tavsifnomasining ko'rinishi oddiy p-n o'tish tavsifnomasidan 299 keskin farq qilib, tavsifnoma N ko'rinishda b o ‘ladi. Bunday p-n o'tishlardan tayyorlangan diodlarni tunnel diodlari deyiladi. Elektron-kovak o ‘tishlar sim m etrik va nosim m etrik bo ‘lishi mumkin. Simmetrik va nosim metrik b o iish i tok tashuvchilar konsentratsiyasining p-n sohalarda kirishmalar taqsim oti bilan aniqlanadi. Simmetrik p-n o'tishlarda nn+pp shart bajariladi, bu yerda nn-n turdagi yarim o'tkaz- gichdagi elektronlar konsentratsiyasi; pp—n turdagi yarim o‘tkazgichdagi kovaklar konsentratsiyasi. Shunday qilib, sim m etrik p-n o ‘tishning ikkiala sohasidagi asosiy tok tashuvchi zaryadlar konsentratsiyasi bir-biriga teng b o ‘lar ekan. Biroq, amalda nosim m etrik o'tishlardan foydalaniladi. N osim m etrik o'tishlar ikki xil ko'rinishda hosil b o iish i m um kin, ya’ni nn>Pp Y°ki Pp>nm bunda farq 100-1000 m arta bo'lishi mumkin. Kirishmalar bilan yuqori legirlangan (masalan, pp>nn o'tishda p soha) kichik omli soha em itter deyiladi. Kirishm alar bilan kichik legirlangan (pp>nn o'tishda n soha) yuqoriomli soha baza deyiladi. Agar nosim m etrik p-n o'tishning p sohasi ancha yuqori o'tkazvchanlikka, ya’ni kirishm alar ancha yuqori legirlangan bo'lsa, bunday o'tishlarni p+-n o'tishlar deyiladi. Xuddi shunday n soha ancha yuqori o ‘tkazuvchanlikka ega bo'lsa n+-p o4ish deyiladi. Elektr o'tishlarni hosil qilish uchun qo‘llaniladigan yarimo4kazgichli material m odda xiliga qarab, gom ogen va geterogen o'tishlarga b o lin ad i. Bir jinsli yarim o'tkazgich m aterialda hosil qilingan o ‘tishlarni gomogen o ktish yoki gom oo'tishlar deyiladi. Bunga kremniy, germaniy, galliy arsenidi va boshqalar kiradi. G eteroo‘tishlar esa, turli yarim o'tkazgichlar orasida vujudga kelgan o4ish bo'lib, ularga germ aniy-krem niy, germaniy- galliy arsenidi va boshqalar kiradi.Yarim o‘tkazgich sirtiga metallni o ‘tqazish bilan olingan o ‘tishni Shotki o 4tish deyiladi. Agar n- va p- sohalar oralig4da xususiy elektr o'tkazuvchanlik /-soha vujudga keltirilgan bo'lsa, bunday tuzilm alar p-i-n, p+-i-n+ va shunga o'xshash belgilanadi. Bulardan tashqari, yarim o‘tkazgichli tuzilmalarga tranzistorlarni p-n-p yoki n-p-n , tiristorlarni n-p-n-p tuzilmalarni va boshqalarni misol qilib ko‘rsatish mumkin. Elektr o ‘tishlar keskin va tekis p-n o4ishlarga boiinadi.K eskin o'tishda kirishm alar konsentratsiyasini o ‘zgarish sohasi qalinligi fazoviy zaryad sohasi qalinligidan yetarli darajada kichik b o iad i. Soha qalinligi deganda, kirishma konsentratsiyasi gradienti yo‘nalishidagi o'lcham tushuniladi. Tekis elektr o4ishlarda kirishma konsentratsiyasining o'zgarish sohasi qalinligi fazoviy zaryad sohasi qalinligiga yaqin b o iad i. 300 O 'tish maydoniga qarab nuqtaviy va yassi elektron-kovak o ‘tishlarga ham bo'linadi. Yassi o'tishlar tayyorlanish usullariga qarab qotishmali, diffuzion, ion, planar, epitaksial, planar-epitaksial va shu kabilarga bo iinadi. 19.2. Elektron-kovak o 6tishlarni tayyorlash texnologiyasi Yarimo'tkazgichli asboblarni ishlab chiqarish texnologiyasi juda tez rivojlanib borm oqda. Biz bu yerda yarimo'tkazgichli asboblarni ishlab chiqarish va tayyorlash asoslarini tashkil qiluvchi bosh texnologik usullarga to'xtalam iz. Nuqtaviy o ‘tishlar. Nuqtaviy p-n o'tishlarni tayyorlash uchun n- turdagi germ aniydan foydalaniladi. Oldindan silliqlangan plastinkaga diam etri 20—30 mkm bo'lgan berilliy bronzadan qilingan nina—zond m ahkam lanadi. Keyin elektrokavsharlash usulida zond orqali qisqa vaqtli imptilsli quw atli tok o'tkaziladi. Kontakt joy zond m aterialni erishigacha qizdiriladi va mis germaniy ichi tom on diffuziyalanib, zond ostida uncha katta bo'lm agan hajm da p -tur sohani hosil qiladi, chunki mis germaniy uchun akseptor kirishma vazifasini o'taydi (III.54-rasm ). Ba’zan p- sohada konsentratsiyani oshirish uchun nina uchiga akseptor kirishma (In yoki Al) o'tqaziladi. Bunda kontaktning o'tkazuvchanligi 100 m A /V ga yetadi. Nuqtaviy o'tishlarning kontakt maydoni juda kichik boiganligi uchun p-n o'tish sig'imi kichik bo'ladi. Shuning uchun ulardan yuqori va o 'ta yuqori takroriylikli diodlar tayyorlashda foydalaniladi. Qotishmali p-n o 6 tishlar. Qotishmali usulni qoilaganda, silliqlangan va yedirilgan monokristall germaniy я -tu r plastinkaga uch valentli kichkina metall parcha indiy o'm atilib (III.55-rasm , a ), keyin inert gaz m uhitida yoki vakuum da 550-600°C tem peraturagacha qizdiriladi. Bunda indiy shu tam peraturada eriydi va hosil bo'lgan tom chi germaniyni o'zida eritadi (III.55-rasm , b ). M a’lum vaqt o'tgandan so'ng pechka o'chiriladi. Sovuq indiyda germaniyning eruvchanligi kam, shuning uchun sovish natijasida germaniy qayta kristallana boshlaydi va tom chi - .. ft so ] m HI.54-rasm. Nuqtaviy p-n o‘tish tuzilmasining ko‘rinishi. 301 a) b) d) P~n III.55-rasm. Q otishm ali p-n o 4 is h tu zilm asin in g hosil b o 'lish i IIl.56-rasm. Q o tish m a li p-n o 4tish tu zilm asi tubida p - turdagi qayta kristallangan yupqa qatlam hosil bo ‘ladi. Qayta kristallanish paytida germaniy indiy atom larini egallab oladi. Sovigan tom chining qolgan qismi yyetarli tozalikdagi indiy b o ‘lib, om ik kontakt vazifasini bajaradi. Unga tashqi chiqqich, odatda, ingichka nikel simi kavsharlanadi. G erm aniy pastki qismiga qalay o'tqazilib, u n- germaniy uchun omik kontakt vazifasini o ‘taydi. Bu yerda ham tashqi chiqqich sifatida nikel simidan foydalanish m um kin (III.56- rasm). Hosil bo ‘lgan p -n o ‘tishlar keskin o ‘tishlar bo4ib, ularning m aydoni nuqtaviy p -n o'tishlarga nisbatan katta bolganligi uchun sig‘imi ancha katta. Shuning uchun bunday o ‘tishlar asosan quvvatli diodlar va tranzistorlar tayyorlashda qo ‘llaniladi. DifTuzion р -ti o 6 tish!ar. Diffuzion p -n o ‘tishni yaratish uchun yarim o'tkaz- gichga kirishmalarning gaz ko'dnishida, suyuq va qattiq fazadagi diffuziyasidan foydalaniladi. Usullardan biri gaz m uhitda diffuziyani ko'ram iz. Bu holatda yupqa yarim o'tkazgich plastinka, masa- lan, kremniy n - tur akseptor bug‘i bilan to'ldirilgan m odda (bor) bug‘ pechkaga kritiladi va yuqori tem peraturagacha qiz- diriladi. Kristallga kirgan kirishma dif- fuziya chuqurligi texnologik rejimga (tem peratura va diffuziya vaqti) bog'liq va oson bajariladi. Diffuziya tugagandan Do nor la r diffuziyasi a) b) 111.57-rasm. D iffuzion p-n o 'tis h n in g hosil b o 4lishi. 302 G* Л S f - i Ш P Sn 7 T! N1 III.58-rasm. d iffuzion p-n o 'tis h tu zilm asi so‘ng plastinkaning bir tom oni va to ‘rt yoqlari boshlang‘ich я -turgacha yediriladi va qolgan bir tom onida p -tu r diffuzion qatlam qoladi. III.57-rasm da diffuzion p-n o ‘tishni hosil b o ‘lishi, III.58-rasm da diffuzion p-n o'tish tuzilmasi ko‘rsatilgan. Diffuzion usul tekis p-n o'tishlarni olishni ta ’minlaydi. U ndan tashqari, bu usul bitta plastinkada ko‘plab o ‘tishlarni olish im konini beradi. Planar p-n o‘tishlar. Bu usulning kelib chiqishi barcha p-n o ‘tishlar asosidagi diod, tranzistor va kontaktlar tayanch yarim o'tkazgichining kichik qalinlik sirt tekkisligida joylashgan. Planar texnologiya (ingilizcha planar -yassi so'zidan olingan) diffuzion texnologiyaning rivojlanish mahsulidir. Yarim o‘tkazgich sirtida o'tqazilgan himoya qatlam tirqishi orqali kirishma diffuziyasi natijasida olingan o ‘tish planar o'tish deyiladi. Krem niyda himoya qatlami sifatida kremniyning o ‘zida vujudga keltirilgan kremniy oksididan foydalaniladi. Planar p-n o ‘tishning vujudga kelish texnologik jarayoni bosqichlari III.59-rasm da ko‘rsatilgan. Planar texnologiyaning asosini fotolitografiya tashkil qiladi. Oksidlangan monokristall krem niy plastinka sirtiga fotorezist (FR ) yupqa qatlam o £tqaziladi (III.59-rasm , a). Fotorezist parda niqob orqali ultrabinafsha nur bilan yoritiladi (111.59-rasm, b). Fotorezist ekspozitsiya- langan joyi polim erlanadi va erimay- digan b o ‘lib qoladi. Natijada, yedirgich- da yedirilgan polim erlanm agan joyi yuvilib ketadi (III.59-rasm,rf). Keyin oksid qatlam ochilgan joy yedirigichlar bilan yediriladi, fotorezist bilan him oyalangan joy esa qoladi (III.59- rasm, e). Bu am aldan keyin, taglik kremniy plastinkaga diffuziya o ‘tqaziladi. Kirishma diffuziyasi faqat tirqish orqali o ‘tkaziladi. (III.5 9 -rasm ,/). a)^ b) d) e) D FR П —-^Sf Ш Ш FR n _|— S I FR n ■’-S lO j — s i FR H П S i , n i ^ s i II1.59-rasm. P la n a r p-n o ‘tish - ning vujudga kelish texnologik jaray o n i bosqichlari 303 Diffuziya yuqori tem peraturada o'tkazilganligi uchun sirt yana oksidlanib qoladi. Fotolitografiyadan foydalangan holda oksidlanib qolgan joy yediriladi va ochilgan joyga metalll kontakt o'tqaziladi. Bu am allar natijasida bitta plastinkada bir necha o 'n va hatto yuzlab bir xil diod tuzilm alarni olish m umkin. Olingan bu planar p-n o'tishlar tuzilmasi kristallarga kesiladi. Ba’zan, diodlarni yig'ish ishini osonlashtirish uchun plastinka ikkinchi tom oniga omik kontaktlar o'tqazilishi mum kin. Planar p-n o'tish tuzilmasining um um iy ko'rinishi III.60-rasm da ko'rsatilgan. Planar texnologiyani germaniyda ham qo'llash mumkin. Bu holatda, krem niy oksid parda germ aniy sirtiga kremniy-organik birikm alarni term ik bug'latish bilan o'tqaziladi. Planar usulda olingan asboblar guruhining elektr parametridagi farqlar eng kichik. Chunki, bu asboblar yarim o'tkazgichli bitta plastinkadan birlik texnologiyada olinadi. Shuning uchun ham planar texnologiya m ikroelektronikaning asosini tashkil qiladi. Download 94.09 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|