45
O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK NOMIDAGI O’ZBEKISTON MILLIY UNIVERSITETI FIZIKA FAKULTETI "YARIMO’TKAZGICHLAR VA POLIMERLAR FIZIKASI" KAFEDRASI NURMETOVA SAIDA KARIMJON QIZI "YARIM O’TKAZGICH ASBOBLAR YARATISHDA HIMOYAVIY QATLAMLAR VA ASBOBLAR QOPLAMALARI B O’YICHA USLUBIY QO’LLANMA YARATISH" mavzuidagi BITIRUV MALAKAVIY ISH Ilmiy rahbar: dotsent Nazirov D.E. Toshkeнт 2013

O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

  • Upload
    others

  • View
    29

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI

OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI

MIRZO ULUG’BEK NOMIDAGI

O’ZBEKISTON MILLIY UNIVERSITETI

FIZIKA FAKULTETI

"YARIMO’TKAZGICHLAR VA POLIMERLAR FIZIKASI"

KAFEDRASI

NURMETOVA SAIDA KARIMJON QIZI

"YARIM O’TKAZGICH ASBOBLAR YARATISHDA HIMOYAVIY

QATLAMLAR VA ASBOBLAR QOPLAMALARI B O’YICHA

USLUBIY QO’LLANMA YARATISH"

mavzuidagi

BITIRUV MALAKAVIY ISH

Ilmiy rahbar:

dotsent Nazirov D.E.

Toshkeнт 2013

Page 2: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

2

M U N D A R I J A

bet

Kirish .................................................................................... 3

Yarimo’tkazgich asboblar sirtini mustahkamlash va

himoya qilish ………………………………………………

3

Planar texnologiyada himoyaviy dielektrik pardalar ……… 6

Kremniyni termik oksidlash kinetikasi ……………………. 6

Suv bug’ida kremniyni termik oksidlash ………………….. 13

Quruq kislorodda termik oksidlash ……………………….. 13

Kremniy oksid pardalarini pirolitik o’tkazish …………….. 18

Tetraetoksisilaning termik parchalanishi ………………… 18

Silanning kislorod bilan oksidlanishi ……………………... 18

Kremniyni anod oksidlash ………………………………… 20

Elektrolitik anodlash ………………………………………. 20

Kremniyni gazli anodlash ………………………………... 21

Kremniyni past temperaturali ion – oksidlash …………….. 21

Kremniy nitridi qoplamalarini olish. Aralash qoplamalar ... 23

Himoyaviy dielektrik pardalarning sifatini nazorat qilish … 26

Yarimo’tkazgich asboblar sirtini mustahkamlash va

himoyalash …………………………………………………

30

Asbobning elektrik parametrlariga p–n o’tish sirtiy

holatining ta’siri …………………………………………..

30

Organik qoplamalar yordamida sirtni himoyalash ………... 33

Kremniy oksidi va nitridlar bilan himoyalash …………….. 36

Metal oksid pardalar bilan himoyalash ……………………. 36

Shisha pardalar bilan himoyalash …………………………. 39

Nazorat savollari …………………………………………... 42

Glossariy …………………………………………………... 43

Adabiyot ………………………………………………....... 45

Page 3: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

3

KIRISH

Hozirgi zamon elektron texnikasi va mikroelektronikasida eng muhim

talablardan biri ayrim qismlari, birikuvlar va bir butun qurilma ishonchli va

uzoq muddatli ishlay olishidir.

Bu talabning qondirilishi yarim o`tkazgich sirtining holati va uning

atrof muhit bilan o`zaro ta`sirlashishiga bog`liq. Bunday asboblar sirtni

mustahkamlash va himoya qilish vazifasi kelib chiqadi.

Keying vaqtda himoyalovchi qoplamalar sifatida amorf shakldagi

kremniy oksidi SiO2, kremniy nitridi Si3N4, alyuminiy oksidi Al2O3 pardalari

va ularning birlashmalari keng qo`llanilmoqda.

Himoyalovchi qoplamalar boshqa ko`p vazifalarni ham o`taydi: ular

integral mikrosxemalarda (IMS) legirlovchi muhit, kondensatorining

dielektrigi, elementlarni bir biridan ajratib turuvchi qatlam (izolyator)

vazifasini, MDYa – asboblar va sxemalarda zatvorning dielektrigi, diffuziya

yoki ionlar bilan legirlashda niqoblar xizmatini bajaradi.

Ammo, himoyalovshi parda eng mukammal bo`lganda ham bo`yoqlar,

jipslovchilar va boshqa choralar yordamida asbob qo`shimcha ifodalanadi.

Bu masalalar asosan yarimo`tkazgich materiallar va asboblar texnologiyasi

fanida batafsil ko`riladi.

Quyida yarimo’tkazgich asboblar sirtini mustahkamlash va himoya

qilish bo’yicha bir qator chora-tadbirlar bilan yaqindan tanishamiz.

YARIMO`TKAZGICH ASBOBLAR SIRTINI

MUSTAHKAMLASH VA HIMOYA QILISH

Yarimo`tkazgich asboblarning sirtiy xossalari qanday

mustahkamlanadi? Ushbu savolga quyida javob berishga harakat qilamiz.

1. Yarimo`tkazgich sirtiga gaz muhiti qattiq ta`sir ko`rsatadi. Kislorod

va suv bug`i ayniqsa muhim o`rin tutadi. Yarim o`tkazgich sirtiga kislorod va

suvning so`rilishi o`tkazuvchanlik zonasidan elektronlarni tutib olishga olib

keladi, ya`ni ular aktseptorlar bo`ladi. Ammo, yarim o`tkazgich hajmida

kislorod donor bo`ladi. Mazkur so`rilgan atomlar (molekulalar) zichligiga,

ularning joylashish tartibiga qarab bu sharoitda olingan elektron-kovav

o`tishlar xarakteristikalari har hil bo`ladi. Asbobning tanasida suv bug`i

bosimini boshqarish mumkin, uni jipslash vaqtida suv bug`ining talab

qilinadigan bosimi o`rnashtiriladi. Bu esa asbobning ishlatilishi jarayonida

uning xossalarini mustahkam saqlash imkonini beradi. Bu maqsadga erishish

Page 4: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

4

uchun reaktiv yutgichlar, molekulyar elaklar – tseolitlardan va sirtiy

oksidlovchi tiklovchi reaksiyalardan foydalaniladi.

2. Elektron–kovak (p-n) o’tishlar sirtini atrofidagi atmosferadan

ximoyalash uchun namga bardoshli bo’yoq yoki kompaund qoplamalari

qo’llaniladi. Bu usul eng sodda va texnologik qulaydir.

Kremniy asosidagi polimer pardalar muhim qoplamalar bo’lib, ular

yarimo’tkazgich sirtiga silanlash usulida o’tkaziladi.

Tabiiy sharoitda, masalan kremniy va germaniy sirti hamma vaqt oksid

qatlami bilan qoplangan. Ammo bu qatlamlarning himoyaviy xossalari uncha

yuqori emas, shuning uchun yarim o’tkazgich sirtini suniy oksidlash uslllari

qo’llaniladi.

Kremniy oksili SiO2 pardalaridan yarim o’tkazgich sirtini va ayniqsa

p–n o’tishning sirtiga chiqish joylarini himoyalash uchun foydalaniladi.

U juda ko’p maqsadlarni amalga oshirishga imkon beradi.

- Oksidlash usullari:

- Termik oksidlash;

- Elektrolitda anod oksidlash;

- Kislorod plazmasida oksidlash;

Birinchi usul ko’p qo’llaniladi. Kislorod atmosferasida termik

oksidlashda:

Si+O2 SiO2

reaksiya amalga oshiriladi.

Kremniyni suv bug’ida oksidlash usuli ham qo’llaniladi. Bu holda ham

ancha sifatli oksid pardalar hosil qilinishi mumkin. Boshqa bir necha usullar

haqida maxsus adabiyotda batafsil ma’lumot olish mumkin.

Sirtini oksidlash yo’li bilan kremniyda yoki uning karbidida yuqori

elektrik va niqoblovchi himoyaviy qatlam shishasimon kremniy oksidi

bo’ladi (1-rasm). Bunday qatlamni o’tkazish usullari ishlangan.

Bevosita o’tkazish usullari: Vakuumda SiO ni changlab keyin uni SiO2

shakliga yetkazish; elektronlar nuri ta’sirida kvarsni changlab vakuumda

SiO2 ni o’tkazish; kremniyni past bosimda kislorod muhitida bug’lantirish.

Bilvosita usullar: alkoksisilanlar pirolizi; monosilanni oksidlash;

kislorod plazmasida kremniyni reaktiv changlash.

Kremniy oksidi SiO2 qatlami niqoblash xossasiga ega, ya’ni u yuqori

temperaturada maxalliy diffuziya jarayoni o’tkazilganda kirishmalarning

kirib qolishiga yo’l qo’ymaydi.

Page 5: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

5

1-rasm. Kristall va shishasimon holatdagi ikki o’lchamli kremniy dioxidi

strukturalari.

a – kvars kristali; б – Zaxariyens bo’icha kvars shishaning modeli;

в - kvars shishaning polimer modeli.

Page 6: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

SiO2 dan boshqa yana kremniy nitridi va alyuminiy oksidi qoplamalari,

kombinatsion qoplamalar ham qo’llaniladi. Ba’zi hollarda SiO2 himoyaviy

qoplamalarni qo’llash mumkin emas, chunki ular Al, Ga, In kirishmalar

diffuziyasini niqoblashi qiyin va h.k. Bir qator xollarda kremniy nitridi

Si3N4 qoplamalari yoki Si3N4 va SiO2 birgalikdagi qoplamalari qo’llaniladi.

Alyuminiy oksidi Al2 O3 qoplamalari MDYa – tuzilmalarda va MDYa

katta integral sxemalarda izolyator (dielektrik) yoki himoyalovchi qoplama

sifatida ishlatiladi. Mazkur maqsadlarda yengil suyuladigan shisha

qoplamalar ham qo’llaniladi.

PLANAR TEXNOLOGIYADA

HIMOYAVIY DIELEKTRIK PARDALAR

Yarimo’tkazgichli asboblar va integral mikrosxemalarni planar

texnologiya bo’yicha tayyorlashda himoyaviy dielektrik pardalar katta ro’l

o’ynaydi. Ular donor va akseptor kirishmalarni maxalliy diffuziya qilishga,

mikrosxemaning aktiv va passiv elementlarini bir–biridan izolyatsiyalashga

xamda p–n o’tishlarni tashqi ta’sirlardan himoyalashga imkiniyat beradi.

Shuning uchun planar texnologiya himoyaviy dielektrik pardalarga quyidagi

asosiy talablar qo’yadi: boshlang’ich taglik sirtiga diffuziyalanuvchi

elementlarning (bor, surma, arseniy va boshqalar) kirishini to’la himoyalash;

vaqt o’tishi bilan kimyoviy barqarorlik va turg’unlik; bir jinslilik

mustahkamlik; yuqori mexanik mustahkamlik talabalari qo’yiladi. Albatta,

bu talablarni to’la bajaradigan moddani topish qiyin. Biroq ma’lum talablarga

javob beradigan moddalar mavjud.

Himoyaviy dielektrik pardalar uchun tayanch materiallar sifatida kvars,

kremniy monoksid va to’rt oksidi, kremniy nitride va boshqalardan

himoyaviy dielektrik pardalar tayyorlash uchun foydalanish mumkin. Biroq

hozirgi kunda ikkita material: kremniy to’rt oksidi va nitridi keng

qo’llanilmoqda.

KREMNIYNI TERMIK OKSIDLASH KINETIKASI

Planar texnologiyada yarimo’tkazgichli asboblar va integral

mikrosxemalar tayyorlashda kremniyni termik oksidlash usuli keng

tarqalgan. Bunda boshlang’ich kremniy taglikda oksidlovchi muhitda

qizdirish natijasida himoyaviy dielektrik parda SiO2 olinadi. Bu usul qalinligi

Page 7: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

7

va tuzilishi bo’yicha tekis hamda yuqori himoya va dielektrik xossaga ega

bo’lgan sifatli niqoblovchi parda olish imkoniyatini beradi. Kislorod

muhitida kremniy termik oksidlashda himoyaviy dielektrik parda SiO2 ning

hosil bo’lishi jarayoni kinetikasini ko’ramiz.

Termik oksidlanish jarayonini bilish uchun oksidlovchi oqim

tushunchasini kiritamiz. “Oksidlovchi oqim” deganda birlik vaqtda taglikning

birlik sirtidan o’tuvchi oksidlovchi molekulyar miqdori tushuniladi.

Kremniyning termik oksidlanish jarayoni modeli ko’rsatilgan bo’lib,

u “oksidlovchi (gaz) – oksid qatlam (qatlam) – kremniy taglik”dan iborat.

Bu tizim orqali o’tadi va ularning har biri oksidlovchi “tashqi muhit –

kremniy taglik” tizim sohalaridan biriga mos keladi.

Kremniyning termik oksidlanish jarayoni modeli 2 va 3–rasmlarda

keltirilgan. Rasmlardan ko’rinishicha, Fl oqim kremniy taglik sirti tomon

oksidlovchi gaz faza massa ko’chirishiga to’g’ri keladi. Ma’lumki, kremniy

sirtida hamma vaqt yupqa oksid qatlami mavjud, unda Fl oqim bu holda

oksid sirti tomon oksidlovchini ko’chirishga mos keladi. Bu ko’chirish

diffuziya jarayoni hisobiga hamda “gaz – tashuvchi”ning oqimi bilan

majburiy ko’chishi hisobiga amalga oshiriladi. Ko’chish tezligi oksidlanish

jarayonining texnologik rejimiga bog’liq bo’ladi.

Sanoat kremniyni termik oksidlash jarayoni uchun aniq bir tezlikda

ishchi kamera orqali o’tuvchi majburiy oksidlovchi Fl oqimidan

foydalaniladi:

Fl =h (C1 - C2 )

Bu yerda, h – oksidlovchi gaz ko’rinishidagi massaning ko’chirish

jarayon tezligi doimiysi; C1 – hajmda gaz fazadagi oksidlovchining

muvozanatli konsentratsiyasi; C2 – oksid sirti yaqinida oksidlovchi

konsentratsiyasi.

Oksidlovchi zarralar oksid sirtiga yetib borganda, bu sirtda yutilib, erib

ketadi. Bunda fazada oksidlovchi konsentratsiyasi va qattiq fazada eruvchi

oksidlovchi konsentratsiysi munosabatlaridan taqsimot koeffisienti

aniqlanadi. Oksidda oksidlovchining erish jarayoni harakatdagi kuch

“gaz – oksid sirti” sistemasida oksidlovchi konsentratsiyasi gradienti bo’ladi.

Shuning uchun oksidlovchi oqim:

F2 = (C2 - C3)

bu yerda, – oksid qatlamda oksidlovchining erish jarayoni tezligi doimiysi;

C3 – gaz fazali oksid qatlam chegarasidagi oksidlovchi konsentratsiyasi.

Page 8: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

8

2 – rasm. Kremniyning termik oksidlanish jarayoni modeli.

Page 9: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

9

3 - rasm. Elementar “kremniy – kislorod” tetraedri (а) va Zaxariyens

bo’icha kvars shisha tuzilishining sxemasi (б):

- shishs hosil qilgich; - modifikator; - ko’priksimon kislorod;

- noko’priksimon kislorod.

Page 10: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

10

Oksid qatlamda erigan oksidlovchi gaz faza sirti chegarasidan –

oksiddan oksid chegara – kremniy taglik tomon diffuziyalanadi. Ushbu holda

oksidlovchi oqim F3 oksid chegarasidagi konsentratsiyalar farqiga

proporsional va oksid qatlam qalinligiga teskari proporsional. Shunday qilib,

oksidlovchi oqim:

F3 = D

bu yerda, D – oksidda oksidlovchining diffuziya koeffintsienti; C4 – oksid

kremniy taglik chegarasida oksidlovchi konsentratsiyasi; X0 – oksid qatlam

qalinligi.

Oksid qatlam orqali diffuziyalanuvchi oksidlovchi oksid–kremniy

chegarasidan o’tib kremniy bilan reaksiyaga kirishadi. Natijada, kremniyning

oksidlanishi yangi oksid qatlamni xosil qiladi. F4 oqim oksid – kremniy sirti

qismida ro’y beradigan oksidlanish reaksiyasining kimyoviy tezligini

xarakterlaydi. Kremniyning oksidlanish tezligi oksidlovchi

konsentratsiyasiga proporsional, natijada:

F4 = k Cp

bu yerda, k – oksidlanish reaksiyasi tezligi doimiysi.

Agar muvozanat rejimida barcha oqimlar bir–biriga teng desak, unda

F1=F2=F3=F4=F bo’lsa, oqimlar uchun tenglamani birgalikda yechish

natijasida oksidlovchining yig’indi oqimi uchun ifoda olish mumkin. Gaz-

tashuvchi laminar (qatlamdor) oqim va oksidlovchini gaz–qattiq jism chegara

qismida oksidlovchining konsientratsiyasi taqsimotini chizig’iy deb ko’rsak,

C1 = C2, bu yerda 0 ,

F1 = F2 shartdan,

d (C2 – C4) = kC4 yoki = .

ifodani topamiz. F3= F4 shartdan esa:

D = kC4 yoki = .

Page 11: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

11

Bu ifodalarni hadma–had qo’shib, C4 ning C1 ga (C1 = 2) bog’liqligini

topamiz:

+ +1= + + 1,

= =

F4 oqim ifodasiga C4 qiymatni qo’yib, oksidlovchining yig’indi oqimini

aniqlaymiz:

F = =

bu yerda, - oksidlanish jarayoni tezligining samaraviy doimiysi,

Agar oksidni birlik V hajmda hosil bo’lishida oksidlanish reaksiyasi

natijasida N ta oksidlovchi zarracha o’tgan bo’lsa, unda oksid qatlamning

o’sish tezligi quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:

Belgilashlar kiritamiz:

D va

Unda

Bu tenglamaning ikkala tomonini integrallab, olamiz:

Page 12: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

12

yoki

ga ega bo’lamiz.

Bu kvadrat tenglamani yechib, vaqt funksiyasida oksid qalinligi uchun

ushbu ifodani olamiz;

yoki

Kremniyning termik oksidlanish jarayonini ikkita chegaraviy hollar

uchun ko’ramiz. Oksidlanish jarayoni vaqti katta bo’lganda ya’ni

bo’lganda

ifodani olamiz. Shunday qilib, bu chegaraviy xol uchun oksidlanish termik

jarayonining parabolik qonuniga ega bo’ldik. Bu yerda, B - koeffintsient

oksidlanish tezligi doimiysi sifatida ko’riladi.

Boshqa chegaraviy holda, oksidlanish vaqti kichik bo’lganda, ya’ni

shartda

Ifodani olamiz. Oksid qatlamning termik oksidlanishi jarayoni o’tkazish

vaqtiga bog’liqligi ikki chegaraviy hol uchun ko’rsatilgan.

Page 13: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

13

SUV BUG’IDA KREMNIYNI TERMIK OKSIDLASH

Kremniy sirtida yuqori tozalikdagi (10 ÷ 20 MOm ּ sm tartibda)

himoyaviy dielektrik parda olish uchun suv bug’ida termik oksidlanishdan

foydalaniladi (4-rasm). Bug’ miqdori reaksiya tezligini chegaralamaganda,

suv bug’i bilan kremniyning yuqori temperaturadagi reaksiyalaridan

foydalaniladi. Suv bug’lari partsial bosimni ushlab turish uchun kremniy

plastinkalar sirtida suvni qizdirib turish kerak. Oksid pardani tuzilmali

shakllanishi kremniy sirtida oksid qatlam orqali suvni diffuzion ko’chishi

hisobiga bo’ladi. Oksid pardani tuzilmali shakllanishi kremniy sirtiga oksid

qatlam orqali suvni diffuzion ko’chishi hisobiga bo’ladi. Oksid pardaning

tuzilmali shakllanishiga oksidlanish reaksiya jarayoni natijasida vodorodning

paydo bo’lishi va uning plastina ichki tomon diffuziyasi ta’sir ko’rsatadi.

Chunki, vodorodning temperaturada diffuziya koeffintsienti

bo’lib, suvning shu temperaturada diffuziya koeffitsientidan

ancha yuqori, unda kremniy–oksid chegara qismida

gidrooksidlarning paydo bo’lishiga faqat suv molekulalari mavjudligigina

emas, vodorodning ham bo’lishligi bilan tushuntiriladi.

Oksidlanish jarayoni dan yuqori temperaturalarda oksid qatlam

hosil bo’lishi parabolic qonun bo’yicha, ya’ni = Bt qonuniga mos keladi.

dan past temperaturalarda jarayon quyidagi qonuniyat ko’rinishida

ketadi.

.

Oksidlanish temperaturasi qancha kichik bo’lsa, oksid qatlam hosil

bo’lish qonuni chizigiylikka yaqin bo’ladi. Oksid qatlam chizig’iy o’sishini

temperaturalarda yuqori bosim ostida

suv bug’ida olish mumkin.

Albatta, oksid qatlamning o’sish tezligi taglikning yo’nalashiga,

elektrik o’tkazuvchanlikning turiga va namuna taglikdagi kirishmalar

konsentratsiyasiga ham bog’liq.

QURUQ KISLORODDA KREMNIYNI TERMIK OKSIDLASH

Quruq kislorodda yuqori temperaturali oksidlash usuli kremniyni

oksidlash usullari orasida keng tarqalgan bo’lib (5-rasm), u yuqori sifatli

niqob xossasiga va kremniy–oksid chegara qismida bog’langan zaryadlarning

kichik zichlikdan, ya’ni dan kam olishni ta’minlaydi.

Page 14: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

14

4 - rasm. Suv bug’I oqimida kremniyni oksidlash qurilmasi:

1 – termometr; 2 – qarshilik qizdirgich pechkasi; 3 – termopara.

Page 15: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

15

5 - rasm. Suv bug’ining turlicha (1 2 3 4) miqdorlaridagi

nam kislorod muhitida oksidlanishda kremniy oksidi qatlamining vaqtga

bog’lanishi.

Page 16: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

16

6 - rasm. Quruq kislorodda oksidlash qurilmasining sxemasi.

Page 17: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

17

Atmosfera bosimida oksidlash jarayonining temperaturasi

oralig’ida bo’ladi. Oksidlashni ancha past temperaturalarda

ham olib borish mumkin. Biroq bu holda oksidning o’sishi sust bo’ladi. Past

temperaturalarda kislorod bosimini oshirish oksidlanish jarayonini

tezlashtirish imkonini beradi.

Kislorodda kremniyni termik oksidlash uchun qurilma sxemasi

ko’rsatilgan. Qurilma kirishma diffuziyasi jarayonini o’tkazish uchun

qo’llaniladigan qarshilik pechkasi (5) dan iborat. Ishchi zonada temperatura

900 oralig’ida o’zlashtirilishi mumkin. Biroq temperatura aniqligi

sathda ushlab turiladi. Pechkaning ishchi kanaliga (6-rasm) reaktor (4)

joylashtiriladi. Ushlagich (3) ga plastinalar o’rnatilgandan so’ng reaktor

joylashtiriladi. Reaktorni tashqi reaksion muhitdan ajratish uchun shlif bilan

ta’minlangan. Reaktor kirishi kislorodni beruvchi sistemaga ulangan, unga

kislorod manbai (odatda bug’lantirgich bilan ta’minlangan suyuq kislorodli

d’yuar idish), quritgich (1) va filtr (2) kiradi. Uzatuvchi magistralga jo’mrak

ulangan bo’lib, kislorod sarfini boshqaradi va rotometr uning sarfini o’lchash

uchun ulangan. Gaz oqimi tezligi soatiga bir necha o’n litrni tashkil qiladi.

Kislorodda kremniyning termik oksidlanishi natijasida parda hosil

bo’lishi quyidagi reaksiya bo’yicha ifodalanadi:

Kremniyning oksidga o’tish jarayon uning tuzilmasi va o’tish

sohasi tuzilmasini aniqlaydi. Kremniy bilan kislorod o’zaro kimyoviy ta’siri

oksid–kremniy sirt qismida oksid sirtida, oksid ichida bo’lishi mumkin.

Oksid o’sish tezligini temperaturaga va parda qalinligiga bog’liqligini

turli bosqichlarda nazorat qilish mumkin. Oksidlanish tezligi past

temperaturalarda, asosan kremniy – oksid chegara qismidagi kimyoviy

reaksiya kinetikasi bilan aniqlanadi.

Yarimo’tkazgichli asboblar va IMS lar ishlab chiqarishda kremniyni

oksidlashning ikki va uch bosqichli usullaridan keng foydalaniladi. Bu

usullar yuqorida ko’rilgan usullarning umumlashgan ko’rinishidir. Bunda

oksidlovchi sifatida quruq kislorod, nam kislorod yoki suv bug’i va yana

quruq kisloroddan ketma–ket foydalanishga asoslanilgan. Bunday texnologik

jarayonda hosil bo’lgan kremniy oksidining himyoviy dielektrik pardasi

quruq kislorod muhiti tartibli parda hosil qiladi, lekin o’sish tezligi kichik,

nam kislorod va suv bug’ida o’sgan parda tuzilishi uncha takomilashmagan

bo’ladi, lekin o’sish tezligi ancha yuqori bo’ladi.

Page 18: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

18

Termik o’stirilgan pardalarning chegara qalinligi 1÷1.5 mkm dan

oshmaydi. Planar texnologiyada amaliy maqsadlar uchun oksidli himoya

pardalarning qalinligi 0,2÷0,8 mkm ni tashkil qilishi kerak. Undan oshsa,

talab darajasidagi mikrotasvir o’lchamini olish qiyin bo’ladi, kamaysa

pardada teshiklar va yoriqlarning bo’lish ehtimoli oshadi.

KREMNIY OKSIDI PARDALARINI PIROLITIK O’TKAZISH

Kremniy oksidlarini ancha sodda texnologik usul bilan kremniysiz

tagliklarda kremniyning turli organic birikmalarini pirolitik parchalanishidan

olish mumkin (7-rasm). Shunday qilib, bu usul kremniy oksid pardani har

qanday materiallardan tayyorlangan materialga o’tkazishi mumkinligini

ko’rsatadi. Bu usulning zaruriy afzalligi shundaki, bu jarayon ancha past

temperaturalarda o’tkaziladi.

Shunday materiallardan tayyorlangan materialga o’tkazishi

mumkinligini ko’rsatadi. Bu usulning zaruriy afzalligi shundaki, bu jarayon

ancha past temperaturalarda o’tkaziladi. Ushbu usulning ikki xilini ko’rib

chiqamiz.

Tetraetoksisilaning termik parchalanishi

Bu jarayonda reaksiya maxsulotlari to’g’ridan to’g’ri taglik sirtiga yoki

alohida kameraga beriladi. Tetroetoksisilan Si( parchalanish

reaksiyasi 700-750 temperaturalarda ro’y beradi. Reaksiya natijasida

kremniy to’rt oksidi, kremniy oksidi, uglerod oksidi va gaz ko’rinishidagi

organik radikallar ajralib chiqadi. Bu reaksiyada kislorod manbai bo’lib

tetraetoksisilan o’zi xizmat qiladi. Parda qalinligi jarayonni o’tkazish vaqtiga

bog’liqligi ko’rsatilgan. Agar tetraetoksisilanni parchalanishi taglik bilan

bitta kamerada o’tkazilsa, unda taglik temperaturasi piroliz temperaturasi

bilan bir xil bo’ladi. Agar parchalanish reaksiyasi bir kamerada, taglik boshqa

kamerada bo’lsa, unda taglik temperaturasi piroliz temperaturasiga nisbatan

ancha kichik bo’ladi.

Silanning kislorod bilan oksidlanishi

Yarimo’tkazgichlar texnologiyasida monosilanni kislorod bilan

oksidlash afzal usullardan biri bo’lib, u kremniy oksid pardani

turidagi birikmalarning stexiometrik tarkibiga ta’sir

qilmagan holda o’tkazish imkonini beradi.

Page 19: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

19

7 - rasm. Tetraetoksisilannni (TEOS) pirolizlash jarayonida kremniy

oksidining o’sish kinetikasi: )(2

tfxSiO

.

Page 20: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

Kremniy to’rt oksid hosil bo’lishida reaksiya o’tishi uchun tashqi

qizdirishning zarurati yo’q, biroq yuqori sifatli kremniy oksidi pardasini olish

uchun jarayon da olib boriladi.

Bu jarayonlarni o’tkazish uchun boshlang’ich moddalar bo’lib

monosilan argon yoki azot (gaz–tashuvchi) va kislorod aralashmasidan

foydalaniladi. Kuchli inerg gaz bilan aralashtirilgan silan (3÷10 %) keng

oraliq temperaturada kremniy to’rt oksidni o’tirish tezligi 10-50 nm/min ga

erishish mumkin.

Kisloroddan tashqari oksidlovchi sifatida kislorod mavjud birikmalar

lardan foydalanish ham mumkin.

Yuqoridagi usulda olingan parda plastinka sirti bo’ylab qalinligi

bo’yicha tekis, kimyoviy tarkibi barqaror va diffuziya jarayonini o’tkazishda

yaxshi niqob xossasiga ega. Bu usulda olingan pardaning asosiy

xususiyatlaridan biri, ularda yedirish tezligining ancha yuqoriligidir.

KREMNIYNI ANOD OKSIDLASH

Anod oksidlashning ikki xili mavjud: suyuq elektrolitda kremniy sirtini

oksidlash va gaz plazmada oksidlash. Birinchi holat uchun jarayon

elektrolitik anodlash, ikkinchisi uchun gazli anodlash deyiladi.

Elektrolitik anodlash

Ma’lumki, oddiy sharoitda kremniy doimo oksid qatlami bilan

tahminan uch nm qalinlikda qoplangan, kremniy va muhit oralig’ida

oksidlovchi agent mavjud. Shuning uchun anod oksidlashda oksid o’sishi

faqat shu parda orqali reagentlar diffuzion yoki dreyf ko’chishi hisobiga ro’y

berishi mumkin.

Anod oksidning xususiyati yarimo’tkazgich – elektrolit chegara qismi

orqali o’tuvchi ion tokining parametri bilan aniqlanadi. Anod oksidlanish

asosan o’zgarmas tok rejimida o’tkaziladi. Bu rejimni amalga oshirish uchun

kerakli sharoitni yaratish kerak. Bunda parda qalinligi o’sishi bilan oksidga

qo’yilgan kuchlanish U chizig’iy ortadi. Agar oksidda E maydon bir jinsli

deb ko’rsak, uning qiymati vaqtga bog’liq bo’lmaydi, unda:

Page 21: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

21

bo’ladi. Bu erda, J – chegara qismida ion tok zichligi; M – oksidning gramm–

mollardagi miqdori; r – uning zichligi; aF – bir gramm–mol oksid hosil qilish

uchun kerakli elektr miqdori; F = 9,65 Kl/mol – Faradey soniga ham bog’liq

elektrolitlar sifatida odatda suv miqdori oz bo’lgan organic eritmalardan

foydalaniladi va undan tashqari oily spirt yoki glitserindan ham foydalanish

mumkin. Elektrolit o’tkazuvchanligini boshqarish uchun

va boshqalarni kiritish mumkin. Bu

birikmalarning anionlari oksidlovchi rolida elektrokimyoviy jarayonlarda

qatnashadi.

Kremniyni gazli anodlash

Bu usul elektrolitik anodlashga o’xshaydi, farqi shuki, bunda elektrolit

o’rniga gazdan foydalaniladi. Gazli anodlash qalin oksid pardalar olish uchun

qo’llaniladi. Yuqori chastotali maydon bilan qo’zg’atilgan kislorod plazma,

manfiy zaryadlangan kislorod ionlari manbai vazifasini bajaradi. Plazmadagi

kislorod ionlari kremniy plastinalari bilan ta’sirlashadi. Oksidning o’sishi

anod oksidlash o’tkazish rejimiga, ya’ni ishchi kameraning bosimiga,

temperaturaga va plazma zichligiga bog’liq.

Kremniyni past temperaturali ion – oksidlash

Kremniyni ion – plazma oksidlash, boshqa yarimo’tkazgichlar singari

tagliklar, hatto xona temperaturasida, yuqori tezlikda pardalar olish imkonini

beradi. Bu jarayon yaxshi boshqariladi. Olingan pardalar yuqori elektrik

tavsifnomaga ega.

Oksid o’sish tezligini oksid orqali yarimo’tkazgich atomlari yoki

oksidlovchi agent zarrachalar diffuziyasi yoki dreyf belgilaydi.

Past temperaturalarda diffuziya tezligining ortishi o’suvchi qatlamda

diffuziyalanuvchi zarrachalar konsentratsiyasi gradiyenti o’sishi xisobiga;

yarimo’tkazgichning sirtiy qismi – oksid va oksid – tashqi muhit orasidagi

tezlashturuvchi maydon o’sishi bilan dreyf tezlikning ortishi hisobiga bo’ladi.

Bu ikki omil kislorod tarkibli plazmada oksidning o’sish mexanizmiga

ta’sir qiladi. Kislorod plazmasida oksidlanish 50÷200 Pa bosimda olib

boriladi (8-rasm). Razryadni qo’zg’atish yuqori chastotali maydon (2,5 GGTs

gacha) bilan amalga oshrilib, razryadda quvvat 200 dan to 1000 Vt gacha

Page 22: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

8 - rasm. P = 600 Vt quvvatli, 2Op = 20 Pa bosimda o’tayuqori chastotali

uyg’onishli kislorod plazmasida va turli potensiallarda (1 2 3)

kremniyni oksidlash kinetikasi: )(2

tfxSiO

.

Page 23: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

o’zgarishi mumkin. Qurilma uzluksiz nazoratda bo’lib, chiqindilar hajmdan

chiqarilib turiladi. Reaksion chiqindilarni hajmdan uzluksiz chiqarishni

pretsizion jo’mrak chiziqcha yig’uvchi yordamida nazorat qilinib, kislorod

oqimida plazma dinamik rejimida ushlab turiladi. Plazmaning o’rtacha

parametri quydagilar: elektron temperaturasi 5 K, taglikga nisbatan anod

potensiali +35 V, plazma zichligi el/ , ionlanish darajasi

(5÷6) . Kremniy plastina yerga ulangan katodga nisbatan musbat

potensial (+50 ostida turadi. Kremniyni oksidlashda oksidning

o’sish tezligi 8÷10 nm/min tashkil qiladi.

Oksid o’sish kinetikasi parabola qonuniga bo’ysunadi (9 va

10-rasmlar). Pardaning katta qalinliklarda paraboladan ozgina og’ishi katta

energiyalik kislorod ionlari bilan oksidning changlanishidir.

KREMNIY NITRIDI QOPLAMALARINI OLISH.

ARALASH QOPLAMALAR

Kremniy tort oksididan olingan himoya qatlamlarini ba’zi bir hollarda

qo’llash mumkin bo’lmay qoladi. Bunga Al, Ga, In, kirishmalarning

diffuziyasiga nisbatan niqob vazifasini bajarolmasligi, oksid qatlami

0,1 ÷ 0,15 mkm dan kam bo’lgan holda B va P lar uzoq vaqt diffuziyasini

niqoblash qiyinligi, ularning elektrik mustahkamligi nisbatan yuqori emasligi

va nihoyat, natriyning diffuziya koeffitsienti yuqoriligi kiradi.

Ba’zi bir hollarda niqoblash uchun kremniy nitridi yoki kremniy

nitridi va kremniy to’rt oksidi kombinatsiyasi qo’llaniladi.

Kremniy nitridi ancha yuqori kimyoviy issiq barqarorlikga, elektrik

chidamiylikga, dielektrik sindiruvchanlikga, niqoblash hossasiga ega. Natriy

ionlarining diffuziya koeffitsienti kremniy nitridida kremniy to’rt oksidiga

nisbatan bir tartibga kam. - Si tizimda keng sonly kimyoviy

birikmalar – kremniy oksinitridlar hosil qilish mumkinki, ularning turli

ko’rinishlarini olib hossalarini u yoki bu tomonga surish mumkin. Keng

tarqalgan kremniy oksinitridlaridan biri .

Kremniy nitridi qoplamalarning kamchiligiga Si- tizimda Si-

tizimga nisbatan zaryad zichligi yuqori va nushani yedirishda vujudga

keladigan qiyinchiliklar kiradi. Bu ikkala kamchilikning

kombinatsiyalashgan qoplamalar Si yoki Si -

Si qo’llash bilan yo’q qilish mumkin, ya’ni kremniy nitridi qatlamini

kremniy sirtida ham vujudga keltirish mumkin. Buning uchun azot yoki

uning aktiv brikmalari bilan kremniy sirti nitridlaniladi.

Page 24: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

24

9 - rasm. Quruq kislorod muhitida turli temperaturalarda kremniyni

oksidlash kinetikasi: )(2

tfxSiO

.

Page 25: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

25

10 - rasm. Atmosfera bosimidagi suv bug’ida turli temperaturalarda

kremniyni oksidlash kinetikasi: )(2

tfxSiO

.

Page 26: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

Sirtni to’g’ridan–to’g’ri nitridlash quyidagi reaksiyalar bo’yicha boradi:

Reaksiyaga asosan, kremniy nitridi pardasini ochiq nay usulida olish

mumkin. Ishchi kameraga kremniy plastinkalari joylashtiriladi va u orqali

azot oqimi o’tkaziladi. Temperatura 1200 C va oqim tezligi 300 /min da

kremniy plastina sirtida kremniy nitiridi pardasi hosil bo’ladi. Reaksiya

asosan, kimyoviy reaksiya bo’lishi mumkin. Olingan qatlamlar bir jinsli

emasligi va temperaturaning yuqori ekanligi bu usulning texnologiyada keng

qo’llanilmasligiga olib keladi.

Silanni ammiak bilan azotlashning kimyoviy reaksiyasini qo’llash past

temperaturalarda, ya’ni 700 ÷ 1100 C da kremniy nitridini olish imkonini

beradi. Bunda 1:20 nisbatda silan va ammiak (3 ) /min tezlikda

vodorod oqimi bilan birgalikda kremniy plastinalar joylashtirilgan ishchi

kamera orqali o’tkaziladi. Odatda, gaz tashuvchi va reagentlar: silan (1 %

gacha) ammiak (3 % gacha) lar sifatida foylaniluvchi, vodorod yoki argondan

tashkil etuvchi ishchi aralashmadan foydalanilib 800 ÷ 900 C da taglikda

kremniy nitridini ham o’tkazish mumkin. Bu usulda ishchi aralashma sarfi

100 /min bo’lib, jarayon vaqti parda qalinligiga qo’yilgan talabdan kelib

chiqadi.

HIMOYAVIY DIELEKTRIK PARDALARNING

SIFATINI NAZORAT QILISH

Planar texnologiya jarayonida kremniy to’rt oksid va kremniy nitridi

himoyaviy dielektrik parda sifatida foydalanilganda uning uchta asosiy

ko’rsatkichlari nazorat qilinadi:

1. Parda qalinligi;

2. Qalinlikdagi ochiq tirqishlar;

3. Kremniy – himoyaviy parda chegara qismidagi nuqsonlar miqdori.

Himoyaviy dielektrik parda qalinligi – planar texnologiyada diffuziya

jarayonini o’tkazishda kristallarga legirlovchi kirishmalarning eng ko’p kirish

chuqurligini aniqlovchi bosh mezon.

Himoya pardalarda ochiq tirqishlar bo’lishi kristall taglikni zararli

legirlarnishiga va transistor tuzilmalari aktiv sohalari diffuziya jarayonida

qisqa ulanib qolishiga olib keladi.

Page 27: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

27

Kreminiy–parda chegarasidagi nuqsonlar miqdori chegaradagi

zaryadlar zichligi bilan bog’langan. Zaryadlar zichligining ortishi

yarimo’tkazgichli asboblar va IMC elektrik parametrlarini yomonlashtiradi.

Yarimo’tkazgichlar texnologiyasida dielektrik parda qalinligi

mikrotortish, interferometer va ellipsometr usullari bilan aniqlanadi.

Mikrotortish usuli namuna taglikka dielektrik pardani qoplamasdan va

qoplangandan so’ng mikrotortishga asoslangan.

Parda qalinligi quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:

,

bu yerda, - pardasiz taglik massasi; pardali taglik massasi; s – parda

maydoni; d – parda zichligi.

Bu usulda aniqlangan parda qalinligining aniqlilik darajasi tarozining

sezgirligiga, tortishning aniqligiga, parda maydoni va parda zichligini

o’lchashlardagi xatoliklarga bog’liq.

Kremniy to’rt oksid (Si ) va kremniy nitrid asosidagi dielektrik

pardalar qalinligini aniqlashning ancha sodda usullaridan biri rang usulidir.

U himoyaviy parda taglik sirtiga tushuvchi oq nurning so’ndiruvchi

interferensiyasiga asoslangan. Oq yorug’likning ma’lum bir qismi

so’ndiruvchi interferensiyada qatnashib, parda sirti bir xil rangda ko’rinadi.

Oq nurning ma’lum spectral tarkiblovchilarining qaytgan to’lqinda

bo’lmasligi tufayli himoyaviy pardani ko’z bitta rang sifatida qabul qiladi.

Oq yorug’lik nurini himoyalangan parda plastinka sirtiga normal

tushishi natijasida so’nuvchi interfrensiya sharti quyidagi ko’rinishga ega

bo’ladi.

λ

bu yerda, d - dielektrik pardalarning qalinligi; n – pardalarning sindirish

ko`rsatgichi; λ – tushuvchi yorug`lik to`lqin uzunligi; k = 1, 2, 3 -

interferentsiya tartibi.

Shunday qilib, himoyaviy parda rangi uning qalinligiga to`g`ri kelib,

bunda parda qalinligi oshishi bitta o`sha rang interferentsiya tartibini

o`zgarishi bilan qaytariladi. Kremniy to`rt oksidi va kremniy nitridi dielektrik

pardalarning qalinligini aniqlash uchun 1–jadvalda ko`rsatilgan rang turlari

to`plamidan foydalanish mumkin. Rans usuli bilan parda qalinligini

aniqlashda nisbiy xatolik 10 % dan oshmaydi.

Page 28: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

28

1 - jadval.

Rang

Parda qalinligi, mkm

1 – tartib 2 – tartib 3 – tartib 4 – tartib

Kulrang 0,01 - - - - - - -

Jigarrang 0,05 - - - - - - -

Ko’k 0,08 - - - - - - -

Binafsharang 0,1 0,9 0,28 0,21 0,46 0,34 0,65 0,52

Havorang 0,15 0,12 0,30 0,23 0,49 0,36 0,68 0,53

Yashil 0,18 0,13 0,33 0,25 0,52 0,38 0,72 0,57

Sariq 0,21 0,15 0,37 0,28 0,57 0,42 0,75 0,61

Zarg’aldoq 0,22 0,18 0,40 0,3 0,60 0,47 0,78 0,65

Qizil 0,25 0,19 0,44 0,33 0,62 0,51 0,81 0,68

Page 29: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

Ellipsometrik usulda SiO2 va Si3N4 pardalarning qalinligini o`lchash chizig`iy

qutblangan nurning himoyaviy parda sirtidan qaytishiga asoslangan. Ma`lum

burchak ostida tushgan nurni qaytishida elliptic qutblangan to`lqin hosil

bo`ladi. Odatda, qalinlikni aniqlash uchun tushuvchi va qaytuvchi to`lqinlar

fazalari va amplitudalari orasidagi munosabatlardan foydalaniladi.

Yorug`lik manbai sifatida lazer nurlaridan ham foydalanish mumkin.

Ellipsometrik usul yordamida yupqa (0,1…. 10 mkm) va o`ta yupqa

(0.1 nm dan 10 nm gacha) pardalar qalinligi va sindirish ko`rsatgichlarini

o`lchash mumkin.

Dielektrik pardalarni tayyorlash jarayoni paytida vujudga kelib qolishi

mumkin bo`lgan g`ovaklarni aniqlash uchun misning elektrolitik o`tirishi,

diffuzion legirlash va elektrograf usullari qo`llaniladi.

Misni elektrolitik o`tqazish usuli quyidagilardan iborat. Sirtida

kremniy to`rt oksidi vujudga keltirilgan kremniy plastina mis ionli

elektrolitga joylashtiriladi. Bu plastinaga manfiy potentsial beriladi. Ikkinchi

elektrod vazifasini bajaruvchi va elektrolitga o`rnatilgan mis plastinkaga

musbat potentsial beriladi. Elektroliz jarayonida mis ionlari qaysi joyda

g`ovaklar mavjud bo`lsa o`sha yerga o`tiradi. Mis o`tirgan orolcha miqdoriga

qarab parda sirti to`g`risida xulosa chiqariladi. Mikroskop yordamida

tirqishlar miqdori va ularning geometrik o`lchami aniqlanadi.

Diffuzion legirlash usulitaglik yarim o`tkazgich materialga diffuzion

jarayonda kirishmalar kirib material elektrik o`tkazuvchanligining

o`zgartirishiga asoslangan. Diffuziya jarayoni o`tkazilgandan so`ng

pardaning qayyerida tirqishlar bor bo`lsa, o`sha yerdan diffuziya ketib,

mahalliy p-n o`tishlar hosil qiladi. Keyin himoyaviy parda taglikdan

ketkaziladi va mahalliy p-n o`tishlar pardalardagi g`ovaklar miqdori

to`g`risida ma`lumot beradi.

Ancha sodda va yetarlicha samarali usullardan biri elektrografik usul

bo`lib, uning yordamida diametric 0.1 mkm.gacha bo`lgan tirqishlarni

aniqlash imkoniyati bor. Undan tashqari, bu usulda pardani buzmagan holda

pardadagi tirqishlar joylashgan o`rnini, geometric o`lchami va zichligini aniq

va tez aniqlash mumkin.

Elektrografik usulda pardalardagi g`ovaklarni nazorat qilish

quyidagicha boradi. Gidroxinonning 3-4 % li eritmasida ho`llangan

Page 30: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

fotoqog`ozlar plastinalar sirtiga joylashtiriladi. Fotoqog`ozli plastinkaga

ikkita metal - disk elektrod qisib, ular orqali tok o`tkaziladi. Gidroxinon

eritmada ho`llangan fotoqog`oz o`tkazuvchan bo`lganligi uchun pardaning

qayyerida tirqish bo`lsa, o`sha yerdan tok o`tadi. Mahalliy o`tgan toklar

fotoqog`oz emul`siyasiga xuddi yorug`lik oqimiga o`xshab ta`sir qiladi va

qora nuqtalar hamda orolchalar ko`rinishidagi tasvirlar hosil qiladi.

Pardadagi nuqsonlart miqdori va o`lchami mikroskop bilan aniqlanadi.

Dielektrik - yarimo`tkazgich chegara qism holati, dielektrik osti zaryad

tashuvchilar kontsentatsiyasi, sirt potentsiali, dielektrikdagi qo`zg`almas

zaryadlar, sirt holatlar zichligi, qo`zg`almas zaryadlar yurg`unligi, sirt

holatlarning relaksatsiya vaqti bilan baholanadi. Bu parametrlarni nazorat

qilish uchun MDYa (metall-dielektrik yarimo`tkazgich) tuzilmalar tayyorlash

va ularning vol`t-farada tavsifidan sirt holatlar zichligi va pardadagi zaryadlar

aniqlanadi. Dielektrik-yarimo`tkazgich chegara qismi parametrlarini

avtomatik qurilmalarda MDYa tuzilma vol`t-farada tavsiflarini o`lchash bilan

ham nazorat qilish mumkin.

YARIMO`TKAZGICH ASBOBLAR SIRTINI

MUSTAHKAMLASH VA HIMOYALASH

Hozirgi zamon mikroelektronikasida asosiy bosh talablardan biri butun

apparatlar va bloklar, alohida elementlar ishining mustahkamligi va

chidamliligidir. Aniqlanganki, yarimo`tkazgichli asboblar va IMS turg`un va

mustahkam ishlashi yarimo`tkazgich sirt holati va uning tashqi muhit bilan

o`zaro ta`siri hususiyatlari bilan bog`langan. Asbobning berilgan ishlatish

sharoitlari natijasida sirt holatlari turg`un bo`lishi, ayniqsa p-n-o`tish chiqqan

joylarini tashqi muhit ta`siridan mustahkam himoyalash kerak.

Keyingi yillarda himoya qatlamlari sifatida kremniy to`rt oksida SiO2,

kremniy nitride Si3N4, alyuminiy oksidi Al2O3 yoki shu materiallarning

kombinatsiyasi asosidagi qatlam materiallarini qo`llash kengaymoqda. Ba`zi

bir hollarda tez eriydigan silikatli yoki xal`kogenidli himoya pardalaridan

muvaffaqiyatli foydalanilmoqda.

Hozirgi zamon konstrustsiyalarida himoya pardalar sifatida kremniy

organiklar: lak, kompaund va boshqalar keng qo`llanilmoqda.

Page 31: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

31

ASBOBNING ELEKTRIK PARAMETRLARIGA

p – n O’TISHNING SIRTIY HOLATINING TA’SIRI

Elektron–kovak o’tish sirti deganda, yarimo’tkazgich kristall yoki

yarimo’tkazgich plastinka sirtiga chiqqan qism tushuniladi. p–n o’tishi

chiqqan yarimo’tkazgich material sirt xolati, p–n o’tishdan tashqari qolgan

yarimo’tkazgich xajmining fizik xossasiga nisbatan asbobning elektrik

parametrlariga ancha kuchli ta’sir qiladi. Agar yarimo’tkazgich kristall

ichidagi p–n o’tish tashqi ta’sirlardan mustahkam himoyalangan bo’lsa,

kristall sirtiga chiqqan p–n o’tish esa qo’shimcha himoyalanishi kerak.

Undan tashqari, yarimo’tkazgich material sirtining tuzilishi cheksiz

uzun kristallning energetik zonasidan boshqacha bo’ladi. Sirt tuzilishi qisman

uzilgan atomlardan tashkil topadi. Chunki, xar bir atomga kovalent

bog’lanish uchun juftliklar yetishmaydi, unda bu bog’lanishlar to’yinmagan

bo’lib qoladi va u energetik holatga ekvivalent bo’lib, sathlar man qilingan

zona ichida yotadi.

Shunday qilib, elektronlarni egallab olish yo’li bilan atomlar o’z

aloqalarini to’ldirishga intiladi. Natijada yarimo’tkazgich material turiga

qaramay akseptor sathlar xosil bo’ladi.

Shu bilan birga yarimo’tkazgich materialda gaz va suyuqlik

ko’rinishdagi o’zga modda atomlarning adsorbsiyasi natijasida yuqoridagi

sathlardan tashqari qo’shimcha sirt holatlari hosil bo’lishi mumkin.

Adsorbsiyalashgan atomlarning xossalariga bog’liq ravishda yana hosil

bo’lgan sathlar akseptor yoki donor bo’lishi mumkin.

Agar yarimo’tkazgich material sirtiga elektronlarni agallab oladigan

atom yoki molekula adsorblashsa, unda akseptor sathlar hosil bo’ladi. Agar

bu holda yarimo’tkazgich material elektron o’tkazuvchanlikka ega bo’lsa,

unda elektronlar o’tkazuvchanlik zonasidan yoki donor sathdan Fermi

sathida, pastda yotuvchi akseptor sathni to’ldirshiga intiladi. Bu esa kristall

sirtiga to’g’ridan–to’g’ri joylashgan elektronlar bilan to’la bo’lmagan yupqa

yarimo’tkazgich qatlam hosil bo’lishiga olib keladi. Bu yerda, musbat

zaryadlangan donor markazlar hosil bo’ladi. Hosil bo’lgan elektr maydon

sunday yo’nalganki, yarimo’tkazgich material hajmidan kelayotgan

elektronlarni itaradi va energetik to’siqni vujudga keltiradi.

Bunda, yarimo’tkazgich–muhit chegarasida energetik zona va

yarimo’tkazgich material sirtida inversion qatlam vujudga kelishi mumkin.

Gaz molekulalari yoki bug’lari adsorbsiyasi fizik yoki kimyoviy bo’lishi

mumkin. Fizik adsorbsiya holida bug’lar va gazlar qattiq jism ionlari ta’sirida

yarimo’tkazgich sirtida ushlanib qoladi.

Page 32: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

32

Kimyoviy adsorbsiyada molekulalar atomlarga dissotsiyalanadi,

yarimo’tkazgich materialning sirt atomlari bilan ular orasida turg’un

kimyoviy aloqalar hosil bo’lishi bilan valent elektronlar qayta taqsimlanishi

yuz beradi. Shunday suv bug’lari ikkala mexanizmlar yordamida

yarimo’tkazgich material sirtiga adsorbsiyalanadi, bunda dastlabki ikki–uch

qatlam yarimo’tkazgich panjara atomlari bilan kuchli bog’langan bo’lib,

qo’zg’almas bo’lib qoladi, qolgan qatlamlarda suv molekulari

yarimo’tkazgich material sirti bo’ylab ko’chishi mumkin.

Shunday qilib, turli gazlar va bug’lar adsorbsiyasi yarimo’tkazgich sirt

yaqin sohasida fazoviy zaryadlarni hosil qilishiga olib keladi. Ancha faol

kimyoviy yutiluvchi gazlarga kislorod va suv bug’lari kiradi. Kislorod, azon

hamda xlorning o’tirishi manfiy ishorali sirt zaryadlarni paydo bo’lishiga olib

keladi. Suv bug’lari, spirt, atsetonlarining o’tirishi musbat zaryadlarni hosil

qiladi.

Yarimo’tkazgich materialning nam sirtiga o’tirgan metal ionlari

(masalan, natriy miqdori gacha) bo’ladi va ionli o’tkazgich bo’lib

qolishi mumkin. Shunday yarimo`tkazgich sirtiga chiqqan p-n o`tishga tashqi

elektrik maydon qo`yilishi sirtiy ion tokini hosil qiladi va bu tok p-n o`tishni

hajmiy tokdan bir necha marta yuqori bo`ladi.

Bundan tashqari, asboblarning elektrik parametrlari o`zgarishida

inversion qatlanlarning hosil bo`lishi bilan bog`liq bo`lgan sirqish toki ancha

katta rol o`ynaydi. Chunki, p-n o`tishga yaqin yarimo`tkazgich sohasida

paydo bo`lgan inversion qatlam yarimo`tkazgich sirtiga chiquvchi p-n-

o`tishgatutashgan inversion kanal p-n o`tish samaraviy maydonini oshiradi va

asbobning teskari tokini oshishiga olib keladi. Shunday qilib, ion yoki kanal

o`tkazuvchanlik hisobiga asbob teskari toki ancha oshadi.

Teskari tokning o`zgarish xususiyati bo`yicha qaysi mexanizm asosiy

rol o`ynashini bilish mumkin. Ionlar toklari uchun kuchlanishga bog`lanish

chizig`iy, kanal toki esa kuchlanishning kvadrat ildiziga proportsional

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`tkazuvcxhanligi taglik material - baza o`tkazuvchanligidan kattadir.

Noasosiy zaryad tashuvchilarning sirtiy rekombinatsiya tezligi

yarimo`tkazgich material sirt holatiga ta`sir qiluvchi zaruriy parametrlardan

biridir. Sirtiy rekombinatsiya tezligi yuqorida ko`rilgan yarimo`tkazgich

qatlami sirtidagi buzilishlar adsorbsiya mexanizmlari hisobiga hajmiy

rekombinatsiyaga nisbatan ancha yuqori bo`ladi. Shuning uchun asosiy

Page 33: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

33

bo`lmagam 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 elektrik

parametrlarei yomonlashadi. Bunga asosiy sabab, birinchi o`rinda p-n o`tishli

yarimo`tkazgich kristall sirtiy holatining o`zgarishidir. Yarimo`tkazgich

kristall sirt holati o`zgarishi tashqi muhitni o`zgarishi va uni yarimo`tkazgich

materialga ta`siri tufayli sodir bo`ladi. Shu sababli p-n o`tishli

yarimo`tkazgich kristall sirtining himoyasi sifatiga faqat tayyor asbob

elektrik parametrlarigina emas, balki ularning mustahkamligi va xizmat vaqti

ham kiradi .

Yarimo`tkazgichlar texnologiyasida p-n o`tishli yarimo`tkazgich

kristall sirtiga tashqi agressif muhit ta`sirini yo`qotish uchun turli usullardan

foydalaniladi. Bu esa, asbobning elektr parametrlarini ish davomida turg`un

va uzoq vaqt saqlash imkonini beradi.

ORGANIK QOPLAMALAR YORDAMIDA SIRTNI HIMOYALASH

Elektron-kovak o`tishlar sirtini tashqi atmosfera ta`siridan himoyalash

uchun namga chidamli lak yoki konpaund qoplamalardan hozirgacha

foydalanilib kelinmoqda. Bu usul birinchi navbatda planar bo`lmagan

asboblar, ya`ni qotishmali, qotishma - diffuzion, meza - qotishmali va meza -

diffuzion asboblarni tayyorlashda qo`llaniladi.

Laklar va kompaundlar billan himoyalash eng sodda texnologik usuldir.

Ularning sirtiga oddiy shprits bilan surkaladi, binda albatta faqat sirt

qoplanmasdan, uning atrofi va kezakning ma`lum qismi ham laklanadi.

Kremniy organic konpaundlar tiristor tuzilmalardagi yoqlarni himoyalash

uchun keng qo`llaniladi. Aytib o`tish kerakki, sirtni laklash yoki kompaund

bilan qoplashdan oldin, qoida bo`yicha u oksidlanadi yoki boshqa ancha

mustahkam vositalar bilan himoyalanadi.

Elektron-kovak o`tishlarni himoya qilish uchun materiallar sifatida turli

kremniy organik laklar va kompaundlardan foydalaniladi. Ular nisbatan

namga yuqori chidamli va yaxshi dielektrik xossalariga ega ekanligi bilan

ajralib turadi.

Elektron-kovak o`tishli yarino`tkazgich kristall sirtini himoyalash

uchun laklar va kompaundlar bilan birgalikda kremniy organik bazelinlar

qo`llanilmoqda. Vazelinlar asosan mayda dispersion to`ldirgich qo`shilgan

Page 34: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

34

kremniy organic suyuqliklardan olinadi. Ular yuqori izolyatsion xossaga ega

(200C temperaturada solishtirma qarshiligi 10

14 Om ּ sm, 150

0C da esa 10

12

Om ּ sm, elektrik mustahkamligi 15 kV/m).

Vazelinlarning laklar va kompaundlardan avzallik farqi shundan

iboratki, ular yarimo`tkazgich kristallga surkalgandan so`ng mexanik

kuchlanishlarni hosil qilmaydi.

Organik himoya qoplamalarining boshqa bir e`tiborli ko`rinishlaridan

biri, silanlash usuli bo`lib, unda yarino`tkazgich sirtidan kremniy organik

polimer pardalar olinadi. Bu holda parda to`g`ridan to`g`ri yarimo`tkazgich

sirtida monomer gidroliz jarayonida hosil qilinadi. Masalan,

organogaloidosilan R4-iSiX1 (i = 1, 2, 3), gidrolizi reaksiyasi hisobiga parda

vujudga keladi. Bu yerda, R - organik radikal, bular sifatida metal CH3, etil

C2H5, fenil C6H6; X - monomerni gidrolizlovchi qismi, masalan, galoid Cl, Br

ishlatiladi.

Gidroliz - polimerlash reaksiyasi oldindan suyuq metilxlorsilan yoki

silanni eritma va ularning karbon vodorod aralashmalarida namlangan

namunalari, silanlar va ularning aralashma bug`larida ma`lum vaqt ushlab

turilib o`tkaziladi.

Botirish usuli yuqori himoyali xossaga ega bo`lgan pardsani (ayrimlari

yaxshi yopishqoqlikni va suv o`tkazmaslikni) ta`minlaydi, biroq galodiosilan

gidrolizi paytida ancha miqdorda vodorod xlorid paydo bo`ladi. Bu esa,

alyuminiy kontaktlarni yemirishi mumkin. Biroq silanni eritmaga vodorod

xloridni neytrallovchi kiritish mumkin. Eritmada galoidosilan

konsentratsiyasini boshqarish hisobiga botirish jarayoni boshqariluvchidir.

Parda qalinligi 0.3 mkm dan oshmaydi. Sirtni silanlash usulining

polimer laklar va kompaundlarni mexanik qoplash usuliga nisbatan asosiy

afzalligi yarimo`tkazgich sirti bilan himoya pardasi orasidagi kimyoviy

bog`lanishning mavjudligidir. Bu faqat sirtga yuqori yopishqoqlikni

ta`minlamasdan, nuqsonlarni kamaytirib, o`tishlarning teskari tavsifnomasini

yaxshilash imkonini beradi. Undan tashqari, eritmalarda silanlash usuli,

murakkab uskunalar talab qilmagan holda, himoya pardalari gomogen o`sishi

uchun ham sharoit yaratadi.

Page 35: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

35

2 - jadval.

Turi

Quritish rejimi Solishtirma

qarshiligi

Vaqti,

soat

Temperaturasi,

20 da 200 da

Lak

M – 49 5 200

K – 55 3 150

K – 1 4 150

PE – 518 3 200

KO – 961 1 20

Emal RPE –

401

5 200

Kompaund 12 100

Emal ES – 50 2 180

Page 36: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

KREMNIY OKSIDI VA NITRIDLAR BILAN HIMOYALASH

Yarimo`tkazgich asboblar va IMSlar ishlab chiqarish texnologiyasida

kremniy to`rt oksidi SiO2 va kremniy nitride Si3N4 keng qo`llanilmoqda.

Asbobni planar tayyorlashda himoya pardalar SiO2 va Si3N4 boshlang`ich

taglikka p-n o`tishlarni hosil qilishdan oldin qoplanadi.

Himoya pardalar SiO2 va Si3N4 mahalliy diffuziya o`tkazilishi

yarimo`tkazgich kristall sirtiga chiqqan p-n o`tishni tashqi ta`sirdan

himoyalagan holda ajratish imkonini beradi.

Dielektrik SiO2 va Si3N4 himoya pardalarni olish usullari batafsil

berilgan. Bu yerda biz qotishmali, qotishma-diffuzion va meza-qotishmali

usullarda olingan p-n o`tishlarni himoyalash usullari haqida to`xtalamiz. Bu

turdagi asboblarga himoya pardalari SiO2 va Si3N4 p-n o`tishlar va omik

kontaktlar olingandan so`ng qoplanadi.

Elektron-kovak o`tishli kremniy kristall sirtida oksidli himoyaviy

pardalarini kuchli kimyoviy oksidlovchilarda ishlov berish yo`li bilan olinadi.

Ko`pincha oksidlovchi sifatida azot kislotadan foydalaniladi. Kremniy sirtida

hosil bo`luvchi himoya pardasini bir jinsliligi va qalinligi ko`pincha

kimyoviy oksidlanish rejimiga bog`liq.

Elektron-kovak o`tishli yarimo`tkazgich plastinkalar sirtiga oksidli

himoyaviy pardalar qoplash uchun kislorod tarkibli birikmalarning suvli

eritmalaridan ham foydalanish mumkin. Bu birikmalar kremniy bilan o`zaro

ta`sirlashib kislorod ajraladi va sirtni oksidlaydi. Natijada yupqa himoya

pardasini hosil qiladi. Bunday eritmalar sifatida quyidagi aralashmalarni

ko`rsatish mumkin; 100 ml suv va 50 mg natriy atsetati; 200 ml suv va 70 ml

ortofosfor kislota; 100 ml suv va 50 ml oltingugurt kislota; 150 ml suv va

10 gramm ikkinatriyfosfat va boshqalardan foydalanish mumkin. Bu

aralashmalarda 250 ÷ 3500C temperaturada 10 ÷15 soat ishlov beriladi.

Kremniy plastinalar va p-n o`tishli kristallarni katalizator qatnashgan is

gaz muhitida ishlov berish bilan bir jinsli SiO2 himoya pardalarini olish

mumkin. Katalizator sifatida metan yoki etilen ishlatiladi. Bu usul qotishmali

yoki diffuzion tuzilmalarda himoyaviy pardalarni olish imkoniyatini beradi.

METAL OKSID PARDALAR BILAN HIMOYALASH

Metal oksid pardalar yarimo`tkazgich material sirtida himoya

qoplamasini hosil qiladi. Bu pardalar solishtirma qarshiligi 1014

÷ 1015

Om ּ sm bo`lib, namga barqaror va issiqqa chidamlidir.

Page 37: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

37

Yarimo`tkazgich asboblar ishlab chiqarishda p-n o`tishli kristallarni

himoyalash uchun alyuminiy, titan, berilliy, tsirkoniy va boshqalar oksidlari

asosidagi himoya pardalari qo`lla niladi. Namunaviy material qum

ko`rinishida olinadi. Tashuvchi vosita sifatida esa, galogen yoki vodorodning

galoid birikmalaridan foydalaniladi. Himoya pardalarini o`tkazish reaktsion

kameralarda olib boriladi, unda manba va yarimo`tkazgich material orasiga

gradientli temperatura o`rnatiladi. Manba (qum) temperaturasi

yarimo`tkazgich temperaturasidan yuqori bo`ladi, chunki reaksiya

mahsulotlari p-n o`tishlar sirtiga o`tirishi kerak.

Manba va yarimo`tkazgich material orasidagi temperature gradient

oshoshi natijasida himoya pardasining hosil bo`lish tezligi o`sadi. Al2O3, BiO,

TiO2, Z2O2 himoya pardalarni o`tkazish uchun manba temperaturasini

800÷12000C diapazonda, p-n o`tishli kristall temperaturasini 350÷500

0C

diapazonda ushlash kerak. Manba va yarimo`tkazgich kristall orasidagi

masofa temperatura gradientiga bog`liq ravishda 10 ÷ 20 sm bo`lishi kerak.

Elektron-kovak o`tishli yarimo`tkazgich plastinada himoya pardasi

hosil bo`lishning texnologik jarayoni kvarts nayda olib borilib, uning bir

uchiga manba, masalan, Al2O3, li tigel va ikkinchi tomoniga p-n o`tishli

kristallar joylashtiriladi. Kvarts naydan oldin havo chiqarilib, keyin kerakli

miqdorda tashuvchi reagent kiritiladi. 3-jadvalda metal oksidli himoya

pardalarini qoplash rejimi berilgan

Yuqorida ko`rilgan metall oksidli himoya pardalaridan tashqari,

p-n o`tishli yarimo`tkazgich materiallarni himoyalash uchun 7.5 % polietilen

va 92.5 % polibutilendan tashkil topgan aralashmada erigan qo`rg`oshin

surikni manba sifatida ishlatish mumkin. Bu aralashma aralashtiriladi va

p-n o`tish sirtiga surkaladi. Quritish temperaturasini 120 ÷ 1400C deb

tanlanadi. Manba sifada ruhxromat ZnCrO4 hamda ZnCO4, SrCrO4 va Pb3O4

lardan aralashmadan ham foydalanish mumkin. Bunday aralashma

suspenziya hosil qilish uchun uchuvchi eritmalarni aralashtirib hosil qilinadi

va p-n o`tishli kristall sirtiga surkaladi. Shundan so`ng 2000C temperaturada

termik ishlov berish natijasida metall oksidlihimoya pardasi hosil bo`ladi.

Himoya pardalari manbalari sifatida ishqoriy yer metallari: titanatlar,

tsirkonatlar va stannatlardan foydalanish ham mumkin.

1-jadvalda yarimo`tkazgichlar texnologiyasida himoyalovchi,

ajratuvchi va niqob qatlamlari sifatida keng foydalaniluvchi materiallarning

taqqoslama tavsifnomalari berilgan.

Page 38: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

38

3 - jadval.

Manba

materiali

Tashuvchi

reagentlar

Manba

temperaturasi

Plastina

temperaturasi

HCI, HBr 800 ÷ 1200 400 ÷ 500

HCI, HBr 900 ÷ 1200 400 ÷ 500

HCI, HBr,

800 ÷ 1000 480 ÷ 500

HCI, HBr 1000 ÷ 1200 490 ÷ 800

Page 39: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

39

SHISHA PARDALAR BILAN HIMOYALASH

Shisha pardalar bilan himoyalash ko`pchilik turdagi yarimo`tkazgich

asboblar va IMSlar uchun qo`llaniladi. Shisha bilan himoyalash asboblar

elektrik parametrlarini yaxshilaydi. Chunki, shisha qatlami p-n o`tishda

ko`chuvchi ionlar bilan bog`lanadi va elektrik parametrini maromga keltiradi.

Shishali himoyaviy parda asbobning turg`unligini, mustahkamligini va

ishlash muddatini orttiradi. Shisha to`g`ridan to`g`ri yarimo`tkazgich sirtiga

yoki himoya qatlami ustiga surkalishi bilan birga chiqqichlarning ma`lum

qismiga ham qoplanishi mumkin.

Kremniyli asboblarni himoyalash uchun borosilikatli, fosforosilikatli va

qo`rg`oshin-silikatli shishalar, mos ravishda: m ּ S2O3 ּ N ּ SiO2;

m ּ P2O5 ּ N ּ SiO2; m ּ PbO ּ N ּ SiO2 lar qo`llaniladi. Albatta, ancha murakkab

tarkibli shishalar: alyuminoborosilikatli m ּ Al2O3 ּ N ּ BrO3 ּ P ּ SiO2,

ruhborosilikatli m ּ ZnO ּ N ּ BrO3 ּ P ּ SiO2 va boshqalardan ham foydalanish

mumkin. Undan tashqari, shisha tarkibiga modifikatorlar: Li2O; K2O3; Na2O;

CaO; BeO va noyob yer metallarining oksidlari qo`shiladi.

Ko`p hollarda shishani organik erituvchilar (masalan, spirtda) kolloid

eritma ko`rinishida olinadi. Olingan eritma yoki suspenziya sepish usulida

taglik sirtiga o`tkaziladi va 600÷7000

C da spirtni eritgandan so`ng bir jinsli

yupqa qatlam (0.1 mkm gacha) olinadi.

Kremniy asosidagi p-n o`tishlarni himoyalashda alyumosilikat shishalar

keng qo`llanilmoqda. Chunki, bu shishalarning termik kengayish koeffitsienti

kremniyning termik kengayish koeffitsientiga deyarli yaqin. Oksidlangan

kremniy sirtiga shishani o`tkazish himoyalanishni yanada yaxshilaydi. Bunga

asosiy sabab, kremniy oksid qatlam shisha bilan kremniy orasidagi

yopishqoqlikni oshiradi.

4- va 5-jadvallarda ko`p qo`llaniladigan shishalar tarkibi keltirilgan.

Alyumosilikatli shisha odatda oksid pardani 0.2 mkm dan yupqa

bo`lmagan qatlamli kremniy kristalliga srkaladi. Agar oksid qatlami undan

kam bo`lsa, oksid qatlam orqali yarimo`tkazgich materialga natriy ionlari

kirib borishi mumkin. Bu esa p-n o`tish elektrik parametrlarini

yomonlashtiradi. Shuning uchun alyumosilikatli shishalar asosan SiO2 qatlam

mavjud yarimo`tkazgichli kristallarda qo`llaniladi.

Himoya pardalari sifatida hal`kogenid shishalar va murakkab tarkibli

shishalar ham qo`llaniladi.

Page 40: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

40

4 - jadval.

Material tavsifnomasi

Taqiqlangan zona, эВ 8,0 4,5 5,0

Nisbiy dielektrik

singdiruvchanligi

(past chastotali)

4,0 6 – 9 8 – 9

Singdirish ko’rsatkichi 1,4 – 1,5 2,0 1,7 – 1,8

Eng katta solishtirma

qarshiligi, Om ּ sm

Kremniy bilan eng

kichik sirtiy zaryad

zichligi,

Elektrik mustahkamligi,

V/sm

Termik kengayish koeff.

200 da, (Si uchun

4,5 – )

0,4 3 4

Nisbiy radiatsiyaga

chidamligi

1 10 100

Page 41: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

41

5 - jadval.

Shisha

birikma

nomeri

Tarkiblar, %

BeO CaO

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

Page 42: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

NAZORAT SAVOLLARI

1. Planar texnologiya deganda qanday texnologiyani tushunasiz?

2. Termik oksidlanish nima?

3. Kremniy ikkioksidi qanday usullarda olinadi?

4. Kremniy p-n o`tishlarni qanday himoyalash usullari bor?

5. Laklar va kompaundlar nima maqsadlarda ishlatiladi?

6. Silanli himoyalash deganda nimani tushunasiz?

7. Metal oksid pardalar xossalari nimalardan iborat?

8. Shisha pardalar p-n o`tishlarni qanday himoyalaydi?

9. Oksidlanish kinetikasining mohiyati nimalardan iborat?

10. Oksidlanish qalinligini hisoblash ifodasi qanday yoziladi?

11. Piroliz usuli nimadan iborat?

12. Anod oksidlanishi nimadan iborat?

13. Ion-plazma usuli nimadan iborat?

14. Yarimo`tkazgichlar texnologiyasida SiO2 va Si3N4 pardalar nima

maqsadlarda qo’llaniladi?

Page 43: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

43

GLOSSARIY

ADSORBLANISH – lot. ad - yo‘nalish kelishigi qo‘shimchasi va

sorbeo – yutaman - modda sirtiga suyuq va gaz holdagi moddalarning

yutilishi.

AKSEPTOR KIRISHMA - atomlari akseptorlik xossasiga ega

bo‘lgan kirishma.

AKSEPTOR - uyg‘onmagan holatda panjaraning egallanmagan

mahalliy sath mavjud bo‘ladigan, uyg‘ongan holatda esa, valent sohadan

elektronni o‘ziga tortib oladigan nuqsoni.

AMORF HOLAT - moddaning qattiq nokristall holati; hossalarning

izotropligi va erish nuqtasining bo‘lmasligi bilan tavsiflanadi.

ANGSTREM - atom fizikasida, molekulyar optika va

nanoelektronikada qo‘llaniladigan va 10-10

m ga teng bo‘lgan tizimdan

tashqari uzunlik birligi.

ATOM - kimyoviy element xossalarini o‘zida saqlaydigan uning eng

kichik qismi.

DIELEKTRIKLAR - amalda elektrik tokni o‘tkazmaydigan

moddalar.

DIFFUZIYA - biror muhitda atomlar, molekulalar, ionlar va boshqa

yirikroq zarralarning issiqlik harakati oqibatida, uning konsentratsiyasi

kamayishi yo‘nalishida moddaning (zarralarning) tarqalishi.

DIFFUZIYA KOEFFITSIYENTI - zarraning diffuziya vaqtida

ko‘chishining o‘rtacha kvadrati bilan vaqt orasidagi mutanosiblik

koeffitsienti.

DIOD - elektrik tokni faqat bitta yo‘nalishda o‘tkazuvchi va elektrik

zanjirga ulash uchun ikkita tutashuvga ega bo‘lgan vakuum, yarimo‘tkazgich

va gaz razryadli elektron asbob.

DISTILLYATSIYA - lot. distillatio - tomchilab oqish - suyuq

aralashmalarni, ularning tashkil qiluvchilari turlicha qaynash temperaturasiga

yoki bug‘lanish tezligiga ega bo‘lishiga asoslanib, birbiridan farq qiluvchi

tarkiblarga ajratish.

ELEKTR AJRATGICH - dielektrik singari juda katta solishtirma

elektr qarshilikka ega bo‘lgan modda.

ELEKTR AJRATGICH MATERIAL - elektr zaryadlarni

neytrallashtirmaslik maqsadlarida qo‘llaniladigan dielektrik.

ELEKTR AJRATGICH XOSSALARI - elektr ajratgich materialning

yoki elektr ajratgichning texnik zaruriy elektr tavsiflari to’plami.

Page 44: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

44

ELEKTRON-O‘TISH - n-tur yarimo‘tkazgichning turli solishtirma

elektr o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lgan ikki sohasi orasidagi o‘tish.

ELEKTRON-KOVAK O‘TISH - yarimotkazgichning biri n-tur elektr

o‘tkazuvchanlikka, ikkinchisi esa, p-tur elektr o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lgan

ikki sohasi orasidagi o‘tish.

ELLIPSOMETRIYA - suyuq va qattiq jismlar (kremniy oksidi)

sirtlarini shu sirtlardan qaytgan yoki singan yorug‘lik dastasining

qutblanganlik darajasi bo‘yicha o‘rganish usullari majmui.

EPITAKSIYA - yunon. epi - ustida va taxis - joylashish, tartib - bir

kristallning boshqasining ustida yo‘nalgan tarzda o‘sishi.

KOGEZIYA - lot. cohaesus – bog‘langan - jism qismlarining

orasidagi kimyoviy bog‘lanishlar sababli birlashib, eng katta mustahkamlikli

bir butun bo‘lib tutinishi.

XEMOSORBSIYA - kimyoviy birikmalar hosil bo‘lishi bilan birga

sodir bo‘luvchi adsorbsiya.

YARIMO‘TKAZGICH ASBOBLAR - ishlashi bir jinsli va nobirjins

p-n o‘tishlarga, geteroo‘tishlarga ega bo‘lgan yarimo‘tkazgichlarning

xossalariga asoslangan xilma-xil asboblarning umumiy nomi.

YARIMO‘TKAZGICH DIOD - elektrik o‘tishga (o‘tishlarga) va ikki

chiqishga ega bo‘lgan elektro‘zgartirgich asbob.

YARIMO‘TKAZGICHLARNING SIRTIY XOSSALARI -

yarimo‘tkazgichning boshqa bir muhit bilan bo‘linish chegarasi yaqinida

zaryad tashuvchilar(elektronlar va kovaklar)ning o‘zini qanday tutishi bilan

bog‘liq bo‘lgan xossalari.

Page 45: O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS ...ziyonet.uz/uploads/books/47828/53c621655e3b5.pdfO’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI MIRZO ULUG’BEK

45

ADABIYOT

1. Зайнобиддинов С., Тешабоев А. Яримўтказгичлар физикаси. Т.

“Ўқитувчи”, 1999.

2. Тешабоев А.Т., Зайнобиддинов С., Эрматов Ш. Қаттиқ жисм

физикаси. Т. “Молия”, 2001.

3. Азизов М.А. Ярим ўтказгичлар физикаси. Т. “Ўқитувчи”, 1974.

4. Тешабоев А., Зайнобидинов С., Мусаев Э.А. Яримўтказгичлар ва

яримўтказгичли асбоблар технологияси. Т. “ЎАЖБНТ” Маркази, 2005.

5. Пичугин И.Г., Таиров Ю.М. Технология полупроводниковқх

приборов. М. “Высшая школа”, 1984.

6. Курносов А.И., Юдин В.В. Технология производства

полупроводниковых приборов. М. «Высшая школа», 1974.

7. Ҳабибуллаев П.Қ., Назиров Д.Э., Отажонов Ш.О., Назиров Д.Э.

Физика изоҳли луғати. Т. “Ўзбекистон Миллий энциклопедияси” давлат

илмий нашриёти, 2002.

8. Nazirov E.N., Nazirov D.E., Teshaboyev A.T. Yarimo’tkazgichlar

fizikasi lug’ati. T. “Universitet”, 2008.

9. Юнусов М.С., Власов С.И., Назиров Д.Э., Толипов Д.О.

Электрон асбоблар. Т. “ЎзМУ”, 2003.