Yupqa plyonkalarni olinish usullari epitaksial plyonkalar va uning fizikasi

mm.sim.ust. tartibida boʻladi. Chunki 
plyonkaning sifati vakuum darajasiga juda bog’lik bo’ladi. Plyonka olishda podlojka 
harorati, uning kalinligi va vakuum darajasi nazorat qilib turiladi. Vakuum qalpog’i 
ichida podlojkalar uchun nikoblar, zaslonka, tigel va boshka moslamalar bo’ladi. 
Plyonka olishda bir pozisionli va ko’p pozisionli qurilmalar qo’llaniladi. Moddalar 
erish haroratidan yuqori haroratlarda bug’lanib podlojka ustiga o’tiradi. Plyonka olish 
jarayonida uning qalinligi maxsus zaslonka yordamida boshqarilib turiladi. Olingan 
plyonkaning sifati vakuum darajasiga, podlojka materialining tozaligiga va boshqa 
omillarga bog’liq bo’ladi. Plyonka olishning vakuumda termik changlatish usulidan 
tashqari juda ko’p usullari mavjud. Masalan, kimyoviy usullar (suyuk va gazli 
epitaksiya usullari), ionli implantatsiya va boshka usullar.  
Epitaksial 
yupqa 
qatlamlarni 
(plyonkalarni) 
hosil 
qilish.Yuqorida 
ta’kidlanganidek, elektron asbob va qurilmalarni yanada mikroixchamlashtirish 
masalalarini echish hamda yuqori sifatli, stabil ishlaydigan integral mikrosxemalarni 
(IMS) yaratishda diffuzion texnologiya usulidan foydalanib bo’lmadi. Chunki u 
ma’lum kamchiliklarga ega edi. Diffuzion texnologiya usulida hosil qilingan p - n 
o’tishlar aniq chegaraga ega bo’lmaydi. Masalan, kristall plastinka sirtida 
aralashmalarning konsentrasiyasi yuqori bo’lib, plastinka1 ichiga tomon kamayib 
boradi. Chunki diffuziya kristallning sirtidan boshlanadi. Diffuziya sohasidagi 
konsentrasiya gradienti (konsentrasiya farqini kamayishi) plastinka qalinligi bo’yicha 
aralashmalarni notekis taqsimlanishini hosil qiladi. Bu esa yarim oʻtkazgichli asboblar 
(IMSlar)ning parametrlarini oʻzgarib ketishiga va ularning nostabil ishlashiga olib 
keladi. 
Dastlabki diffuzion texnologiya asosida ishlab chiqilgan yaroqli IMSlarning 
chiqishi 1-5 % ni tashkil etgan. Shuning uchun elektron texnikasi sohasida muxandislar 
oldida keng ko’lamdagi yarim o’tkazgichli asboblar uchun zarur bo’lgan aralashmalari 
tekis taqsilangan strukturalarni yaratishga imkon beradigan usullarni ishlab chiqarish 
muammosi qo’yiladi. Epitaksial plyonkalar olish usulidan foydalanib bu masalani 
yechish mumkin ekan. Epitaksial plenkalar olish texnologiyasi XX asrning 60-70 
yillarida ancha shakllandi. Epitaksial plyonkalar IMSlar tayyorlash vaqtini, texnologik 
jarayonlar uchun sarf - xarajatlarni kamaytiradi. Bunday muammolar epitaksial 
plyonkalar olish va ionli implantasiya usullari ishlab chiqilgandan keyin to’liq bartaraf 
qilindi. 
"Science and Education" Scientific Journal / ISSN 2181-0842
June 2022 / Volume 3 Issue 6
www.openscience.uz
535

---

Epitaksiya atamasi grekcha "epi" so’zidan olingan bo’lib, O’zbek tiliga 
o’girganda ustiga "taksiya" so’zi esa taynen so’zidan olingan bo’lib, tartib bilan 
joylashtirish degan ma’noni anglatadi. Demak epitaksiya degani monokristall modda 
ustida plyonka katlamini tartibli oriyentirlangan xolda o’stirishni bildiradi. Bunda 
o’stirilgan plyonka monokristall bo’lib, podlojka strukturasini takrorlaydi. Epitaksial 
o’stirilgan plyonkalarni qo’llash tufayli sifatli IMS larni chiqishi 5% (1965 y) dan 97% 
(1975-80) gacha ortdi.Hozirgi elektron sanoatda epitaksial plyonkalar olishning turli 
usullari ishlab chiqarilgan. Ko’p hollarda yarim o’tkazgichli modda atomlarini 
manbadan plastinka ustiga suyuq fazadan bug’latish, sublimatsiya, changlatish usullari 
yordamida o’tkaziladi. Bunda hech qanday oraliq reaksiya ro’y bermaydi. Murakkab 
strukturali yarim oʻtkazgichli plyonkalar uchun (AsGa) suyuk fazali epitaksiya usuli 
ishlab chiqilgan. Shuningdek, yarim o’tkazgichli epitaksial strukturalar yasashda 
asosan gaz fazalarda yuzaga keladigan reaksiyalar qo’llaniladi. Masalan, GeCl
4
, va 
SiCl
4
, larni vodorod bilan qaytarib monokristall plastinka ustida toza Ge va Si 
monokristallari o’stiriladi. Bu usulda monokristall o’stirish tezligi katta. 
Yarim o’tkazgichli qatlamlarni epitaksial o’stirish usullari ikkiga bo’linadi. 
Bevosita va bilvosita o’stirish usullari. Bevosita o’stirish usulida yarim o’tkazgich 
modda zarralari manbadan podlojka (taglik) ustiga oraliq kimyoviy reaksiyalarsiz 
to’g’ridan - to’gri suquq fazadan bug’latish yoki changlatish usulida uzatiladi 
(o’tkaziladi). Bilvosita o’stirish usullarida yarim o’tkazgich atomlari padlojka sirtiga 
yarim o’tkazgich birikmalari buglarini ajralish (bo’linish) yo’li bilan o’tkaziladi. Bu 
usullar Ge va Si qotishmalarini (GeCl
4
,, va SiCl
4
) vodorod gazida qaytarishga 
asoslangan. Bu usullar gazli epitaksiya usuli deb ataladi. Bu usulning mohiyati 
quyidagi qurilma asosida tushuntiriladi. Epitaksial plyonkalarni o’stirishga 
mo’ljallangan qurilma kvars moddasidan yasalgan truba ko’rinishda bo’lib, u reaktor 
deb ataladi (2 - rasm).
Epitaksial va monokristall plyonkalar integral sxemalar yasashda keng 
qo’llaniladi. Ular monokristall podlojkalar ustida o’stiriladi. Plyonkalarning tartibli 
(monokristall) oriyentirlangan o’stirish usuli epitaksiya deyiladi. Plyonkalarning o’zi 
esa epitaksial plyonkalar deyiladi. Plyonkalar epitaksial o’sishi uchun podlojka va 
plyonka modalarining kristall strukturasi mos kelishi kerak. Plyonka olishning gazli 
epitaksiya usulida uchuvchan kimiyoviy birikma podlojkaga kimiyoviy usulda 
o’tkaziladi. Reaksiya natijasida podlojkaga toza plyonka moddasi o’tiradi. Uning 
sxemasi quyidagicha: 
"Science and Education" Scientific Journal / ISSN 2181-0842
June 2022 / Volume 3 Issue 6
www.openscience.uz
536

---

2-rasm
3-rasm 
Unda epitaksial Si plyonkasi o’stiriladi. 1-kvars trubkasi, 2-kremniy plitalari 
joylashtirilgan, 3 - reaktor trubkasi, 4 - induksion pech yordamida t=1200°C 
haroratgacha qizdiriladi. Trubka orqali vodorod o’tkazikadi. Podlojka (taglik) ustidan 
o’tishda SiCl qaytariladi. Podlojka ustida toza Si atomlari o’tiradi. Kameraga H
2
va 
HCI gazlaridan iborat aralashma yuboriladi. Bu gazlar (bug’lar) Si plastinkasini 
tozalaydi (yemiradi). Plastinka tozalangandan keyin HCl gazini yuborish to’xtatiladi. 
Keyin kamerada harorat 1200ºC - 1300°C qilib ushlab turiladi va H
2
; SiCl
2 
gaz 
aralashmalari kamerga yuboriladi. Bunda kremniy, tetroxlorid vodorodda qaytarilib 
quydagicha reaksiya yuz beradi:
GeCl
4
+ 2H
2 
《
——
》
Si + 4HCl 
Epitaksial plyonkalarni o’stirish jarayonida kirishmalarni (aralashma) ham Si 
kristali sirtiga legirlash mumkin. Legirlash 2 ta usulda amalga oshiriladi. 
1. Aralashma alohida gaz oqimi sifatida vodorod bilan qoʻshib yuboriladi. 
2. Suyuq SiCl
2
ga uchuvchi aralashma birikmalari (PCI, SbCl
2
) qo’shib eritma 
tayyorlanadi va reaksiya kamerasida bug’latiladi.
Bu usul bilan avtoepitaksiya va getroepitaksiya plyonkalar olish mumkin. IMS lar 
yasash texnologiyasida epitaksial plyonkalar o’stirish usulini afzalligi quyidagicha:
a) kristall qatlamlarda aralashmalar tekis taqsimlanadi.
b) tranzistorli strukturalarni olish jarayonlari davomiyligi qisqaradi. Hozirgi 
vaqtda elektron sanoatda epitaksial plyonkalar olishning turli usullar ishlab chiqilgan. 
Ko’p hollarda yarim o’tkazgichli modda atomlari manbadan kristall plastinka ustiga 
suyuk fazadan bug’latish, changlatish va sublimasiya usullarida o’tkaziladi. Bunda 
hech qanday oraliq reaksiyalar ro’y bermaydi. Murakkab yarim o’tkazgichli 
strukturalar hosil qilish uchun arsenid - galliy asosida suyuk fazali epitaksiya usuli 
ishlab chiqilgan. 
Yupqa plyonka olishning suyuq epitaksiya usuli. Suyuq epitaksiya usuli bilan 
avtoepitaksial GaAs plyonkasi olish uchun mo’ljallangan qurilmaning sxemasi 
quyidagicha bo’ladi (3 - rasm). Rasmdan ko’rish mumkinki, 4- pechga joylashtirilgan 
5 - grafit idishda metall galliyda GaAs eritmasi joylashgan va uning yonida GaAs dan 
qilingan podlojka - 7 qoʻyilgan. Eritmada GaAs miqdori shunday olinadiki, shu eritma 
T
1 
haroratda o’ta to’yingan. T
1
dan kattaroq haroratda to’yinmaydigan bo’lsa, idish T
1
"Science and Education" Scientific Journal / ISSN 2181-0842
June 2022 / Volume 3 Issue 6
www.openscience.uz
537

---

gacha qizdirilgandan keyin uni gorizontal holatda qo’yiladi va pech o’chiriladi. Pech 
sovishida eritmaning to’yingan bug’i podlojkaga o’tiradi, uni qoplab oladi. Shunday 
o’ta to’yingan eritmadan podlojkada GaAs ning monokristall plyonkasi olinadi. 
Radioelektron asboblar (REA) ni yasash texnologiyasida bu usullardan tashqari o’tirish 
va anodlash, elektrokimyoviy usullar ham keng tarqalgan.  
Yupqa plyonka olishning termik changlatish usuli.Yupqa (parda) plyonka 
olishning termik changlatish usuli haqida ma’lumot berilgan edi. Plyonka olishning 
ushbu usuli plyonkali mikrosxemalarni tayyorlashda keng qo’llaniladi. Bu usuldan 
foydalanib qanday qilib plyonkali mikrosxemalar ishlab chiqarishni ko’raylik.Passiv 
radiotexnik elementlar podlojka sirtiga o’tkazuvchan va ximiyalovchi’ moddalarni 
changlatish (purkash) yoki boshqa usullar bilan Yupqa parda qatlami hosil qilinadi. 
Bunda podloka (taglik) dielektrik materialdan yasalgani uchun elemenlarni bir - biridan 
ximoyalashga hojat qolmaydi. Vakuumda termik changlatish usuli bilan qarshilik, 
kondensator va induktivlik g’altaklari yasaladi. Plyonka olishning vakuumda termik 
changlatish usulining mohiyati bilan tanishamiz. Yupqa plyonka olishga mo’ljallangan 
vakuum qurilma (postlari)larining qalpog’i ostida maxsus idishchalar (tigellar) ga 
changlatiladigan modda solinib, erish haroratigacha qizdiriladi. Bu idishlar tigellar deb 
ataladi. Moddalar erish haroratidan yuqori haroratlarda bug’lanib, podlojka ustiga 
o’tiradi. Plyonka olish jarayonida uning qalinligi maxsus zaslonka yordamida 
boshqarilib turiladi. Olingan plyonkaning sifati vakuum darajasiga, podloj 
materialining tozaligiga va boshqa omillarga bog’liq bo’ladi.
Plyonka olish paytida vakuum kattaligi 10
-5
- 10
-6
mm simob ustuniga teng 
bo’lishi kerak. Changlatish vaqti bir necha soniyadan bir necha daqiqagacha davom 
etadi. Dastlabki modda (material) va maska (trafaretlar) larni o’zgartirib, bir sikl 
operasiya davomida ko’p sondagi o’tkazgichlar, rezistor va kondensatorlarni hosil 
qilish mumkin. Odatda Yupqa plyonkali o’tkazgichlar sirtida vakuumda 
changlatiladigan oltin va alyuminiy qatlamlaridan foydalaniladi. Oltin ximiyaviy 
jihatdan turg’un bo’lganligi uchun amalda istalgan dielektrik materiallar bilan birga 
ishlatilishi mumkin va karroziyadan ximoyalanishga hojat qolmaydi. Alyuminiy 
moddasi kondensator qoplamalari va o’tkazgich yo’lakchalarini tayyorlashda keng 
qo’llaniladi. Yupqa plyonkali rezistorlar gibrid IMSlarda ko’p qo’llaniladigan 
elementlardan hisoblanadi. Masalan, chiziqli zanjirlar uchun bitta yarim o’tkazgichli 
asbobga o’rtacha 7-8 ta rezistor to’g’ri keladi. Rezistorlar yassi podlojkaga ingichka 
polosalar ko’rinishida purkaladi va yuqori o’tkazuvchanlikka ega bo’lgan 
maydonchalarda tugaydi. Yupqa plyonkali rezistorlarda katta qarshiliklarni olish 
uchun ularga murakkab shakl beriladi. Yupqa plyonkali rezistorlarning asosiy 
parametrlari sifatida quydagilarni aytish mumkin: To’la qarshiligi R, (Om), 
plyonkaning solishtirma sirtiy qarshiligi ρ
s
; Om / mm² rezistorning ruxsat berilgan 
"Science and Education" Scientific Journal / ISSN 2181-0842
June 2022 / Volume 3 Issue 6
www.openscience.uz
538

---

qarshiligining nisbiy o’zgarish ΔR/R. Yarim o’tkazgich MS rezistorlarni bir necha 
usullar bilan hosil qilinishi mumkin IMS larda o’tkazgich materialining Yupqa 
qatlamidan iborat rezistorlar qo’llanildi. Bunday rezistorlar diffuzion rezistorlar 
deyiladi. Diffuzion rezistorlar chiziqli bo’lib kuchlanishni ishchi intervalida Om 
qonuniga bo’ysunadi. Diffuzion rezistor qarshiligi quyidagi formula bilan hisoblanadi:
R = ρl/bd = ρSl/b (5) 
Bu erda, l va b mos holda rezistor qatlamini uzunkigi va kengligidir. ρ - diffuzion 
katlamning solishtirma qarshiligi ρ
s
. [Om•sm]. Agar rezistor donor aralashma bilan 
legirlangan bo’lsa, undagi solishtirma qarshiligi:
ρ = 1/(q•n
d 
•μ
n
) (6) 
(6) ni (5) ga qo’yib rezistor qarshiligini topamiz:
R
δ
= l/(e•μ
n
•n
d
bd) (7) 
Akseptorli aralashma bilan legirlangan rezistor uchun.
R
δ
= l/(eμ
n
•n
a
bd) (9) 
Bunda, e - elektron zaryadi; n
d
va n
a
mos ravishdosh donor va akseptor 
aralashmalar konsentrasiyasi. Diffuzion rezistorlar odatda tranzistorlarni tayyorlash 
bosqichlarining birida birdaniga tayyorlanadi. Endi IMS larda kondensatorlar qanday 
yasalishini ko’raylik. IS da kondensator sifatida p - n o’tishning baryer sig’imi 
qo’llaniladi. Yarim o’tkazgich sirtida himoyalangan katlam hosil qilish yo’li bilan 
yasaladi.
Kondensatorlarning asosiy parametrlariga uning C nominal sig’imi, maksimal 
ruxsat etilgan ishchi kuchlanishi, sig’imining harorat koeffisienti kabilar kiradi.