Ў з б е к и с т о н р е с п у б л и к а с и Олий ва Ўрта махсус таълим вазирлиги Абу Райҳон Беруний номидаги

Кубик панжарали материалларнинг панжара доимийлари қийматлари

Материал	a,Е	Тузили ши
C	3.567	0
Si	5.451	0
Ge	5.646	0
Sn	6.4892	0
GaAs	5.653	А.ц
InP	5.869	А.ц
GaP	5.4512	А.ц
SiC	6.479	А.ц
CdTe	6.482	А.ц
CuCl	5.407	А.ц
PdTe	6.462	Т. т
PbSe	6.14	Т. т

Материал	a, Е	Тузили ши
CdF2	5.388	Ф
CaF2	5.464	Ф
SrF2	5.789	Ф
BaF2	6.200	Ф
SrO	5.10	Т. т
TiO	4.235	Т. т

Яримўтказгичлар Диэлектриклар
Металлар

Материал	a, Е	Тузилиши
СoSi2	5.365	Ф
NiSi2	5.406	Ф
ZnN	4.778	Т. т

А.ц-алданма цинк (руҳ)

((Z)-F43m),
О – олмос ((Д)-Fd3m)
Ф-флюорит ((F)-Fm3m),
Т.т-тош тузи((R)-Fm3m)

М-Д-Я тизимини ҳосил қилишда CoSi₂ (металл), Si (ярим ўтказгич), CaF₂ (диэлектрик) энг қулай материаллардир. CaF₂-Si-CoSi₂ эпитаксиал қатламлар “М-Д-Я” тизими учун панжара параметрлари жуда яқин бўлган ва яхши сифатли гетеротузилма қатламлар ҳосил қиладиган ягона тизимдир (6.1-жадвал). Иккинчи томондан уларнинг физик хусусиятлари ноёб техник кўрсаткичга эга бўлган асбоблар яратишга имкон беради. (6.2-жадвал)

6.2 – жадвал
CaF₂, Si ва CoSi₂ нинг кристалл тузилиши ва физикавий хусусиятлари

Материал	Si	Co Si2	Ca F2
Нуқтавий гуруҳ	M3m	m3m	m3m
Фазовий гуруҳ	F α 3m	F m3m	F m3m
Тузилиши	0лмос	Флюорит	Флюорит
а, Е t=20^oC	5.431	5.365	5.464
(Δa/aSi) %	-	-1.21	+0.61
ЧКҲК х10^6 1/град	2.5	15.4	19.1
Эриш ҳ-ти, ^оС	1415	1326	1360
Физик хусусияти	Я	М	Д
Ўзига хос катталиклари	Еg=1.12 эВ	ρ=15 мкмОмсм	Еg=12.1 эВ

Si, CoSi_2, CaF₂ (BaF₂,SiF₂) комбинацияларнинг қаттиқ жисм эпитаксиал электроникасида ва микроэлектроникада мустақил қўлланилиши мумкин бўлган соҳалари устида қисқача тўхталиб ўтамиз.
1. CaF₂, SiF₂, BaF₂ буфер қатламлари билан қопланган кремний монокристаллари замонавий электрониканинг ярим ўтказгичли материаллар эпитаксияси учун универсал асос бўлиб хизмат қилади. Ҳозирги пайтда А₃В₅, А₂В₆, А₄В₆ каби бирикмаларни ўстиришда асос энг асосий муаммо бўлиб қолмоқда. Асос сифатида фторидларнинг юпқа қатламлари билан қопланган кремнийдан фойдаланиш жуда истиқболли бўлиб, қуйидаги афзалликларга эга:
а) кремнийли монокристаллар жуда арзон, кристаллик мукаммаллиги жуда юқори, юқори механик мустаҳкамликка эга, юқори иссиқлик ўтказувчанликка эга (масалан, GaAs дан уч марта катта) бўлиб, ҳозирги кунда диаметри 200 мм гача бўлган кремнийли асослар олинмоқда;
б) кремнийли планар технология – энг самарали бўлиб, унинг бугунги кунда рақобатчиси йўқ;
в) 3 ўлчамли интеграл тизимлар олиш имконини беради;
г) сезгир элементни юқори эпитаксиал қатламда монолит интеграция қилиш ва сигналларни қайта ишлаш тизимини кремнийли асосда амалга ошириш имконияти мавжуд.
Фторидлар иккита мақсад бўйича буфер қатламлар сифатида ишлатилиши мумкин:
а) плёнкани электр асосдан изоляциялаш;
б) плёнка ва асос панжара доимийларининг мос келмасликларини камайтириш, мувофиқлаштирувчи ўтиш қатлам ҳосил қилиш. Шундай қилиб, буфер қатламли кремнийлар уч ўлчамли ИС олишда опто ва фотоэлектрон қурилмаларда, лазер асбоблари ва ИК-детекторлар олишда қўлланилади.
2. Металл – эпитаксиал диэлектрик – кремний вертикал МДЯ – транзисторлар ишлаб чиқаришнинг асосини ташкил қилади. МДЯ тизими металл базали ва сизувчи базали транзисторларни ишлаб чиқариш имконини беради. Бу транзисторлар айниқса ўта юқори частоталарда (150 ГГц) барқарор ишлаши катта аҳамиятга эга.
3. Ўта юқори частотали асбоблар яратиш. Кўп қатламли CoSi₂/Si/CoSi₂/ Si/CoSi₂/Si тизимлар қуюн-пролет диодлар, Шотткининг ЎЮЧ диодларини олишда ишлатилмоқда.
4. Умумлашган монолит нурланиш детекторлари яратиш. Si, CoSi₂, CaF₂ эпитаксиал комбинациялари ультрабинафша ва рентген нурлари детекторларининг асосий элементлари бўлиб хизмат қилади.
5. Қўшимча йўналишлар. CoSi₂ Шоттки барьерли асбоблар, омик контактлар, ўзаро уловчи тизимлар олишда кенг қўлланилади. CoSi₂ нинг Si даги юпқа қатламлари ҳарорат датчикларининг актив қисми бўлиб хизмат қилади. CаF₂ плёнкалари субмикрон литографияда (электрон резистор сифатида), оптик қабул қилувчи қурилмаларда, опто-ва фотоэлектроника асбобларида интерференцион манзара ҳосил қилувчи қатламлар сифатида ишлатилади.


VII. ИККИ КОМПОНЕНТЛИ ЯРИМ ЎТКАЗГИЧЛАРНИ ЭПИТАКСИАЛ ЎСТИРИШ


7.1. Молекуляр нурли эпитаксия (МНЭ) усули билан
GaAs плёнкасини ўстириш


Œта
Кўп компонентли ярим ўтказгич плёнкаларни МНЭ усули билан ўстириш қурилмаси 7.1-расмда келтирилган. GaAs плёнкасини ҳосил қилиш учун ўта юқори вакуумда галлий ва маргимуш атом ёки молекулалари таглик юзасига ўтқазилади. Қиздирилган тагликнинг иссиқлик энергияси таъсирида атомлар ёки молекулалар ҳаракатланиб таглик кристалл панжарасининг юзасида тегишли ҳолатларни эгаллайдилар. Бундай жараёнда ўсадиган эпитаксиал плёнкалар катта юзада бир хил булади.
7.1-расм МНЭ қурилмаси ўсиш камерасининг схематик кўриниши

Қатламлар сифатини янада ошириш, жумладан қатламнинг кимёвий таркибидаги киритманинг катта юзада (диаметр 5см) бир хиллигини таъминлаш, ўсиш жараёнида тагликни узлуксиз айлантириб туриш йўли билан амалга оширилади. (7.2-расм)

Мураккаб A^III B^V ярим ўтказгичларни ўстиришда ўсиш тезлигининг чекланиши асосан III гуруҳ элементларини юзага келиб ўтириш тезлиги билан боғлиқдир. Демак, уни ўзгартиш орқали ўсиш тезлигини бошқариш мумкин, масалан кичик қийматдан (<1Е/с) то ўта катта қийматлар (35 Е/с) оралиғида. Ўсиш тезлигининг кичик қийматларида ўта юпқа қатламларни ўстиришда қўлланилиб, қатламнинг ўсишини аниқ назорат қилишга эришиш мумкин.



7.2-расм. Киритма концентрациясининг GaAs кристалининг юзасидан ичкари томон йўналишига боғлиқлиги; кристалл 4 айл/мин тезликда Sn билан легирланган; концентрация ўзгариши тепада кўрсатилгандай беш нуқтада ўлчанилган.

Мисол сифатида 7.2-расмда GaAs ва AlAs қатламларининг кетма-кет МНЭ усулида ўстирилган ўтапанжараси келтирилган. Бунда GaAs ва AlAs қатламларини 10⁴ марта кетма-кет ўстиришга эришилган. Демак, янги турдаги ярим ўтказгич материалларини синтез қилишнинг мутлақо янги усули ишлаб чиқилган.

Атом ва молекулалар оқимини бошқариш учун механик тўсиқлар ишлатилади. Улар муайян дасталарни ўтказиб юборишади ёки тўсишади (бешинчи гуруҳ элементлари дасталари бундан мустасно, чунки уларнинг буғлари катта босимга эга). Пневмо ва электромеханик бошқариладиган тўсиқлар ишга тушиш вақти бир моноқатлам ҳосил қилиш вақтидан анча кичик бўлгани учун гетерочегаралар ва легирлаш профили кескин кўринишга эга бўлади, демак таркиб ўзгариши ва легирлаш даражаси бир моноқатлам давомида амалга ошади. Бунга исбот бўлиб 7.3-расмда кўрсатилаган ўзгарувчан тартибли ўтапанжара ва ўзгарувчан легирланган ўтапанжаралар хизмат қилади. Кескин профилли легирлашни олиш учун легирловчи киритмани шундай танлаш керакки, унинг атомлари оқимини тўсиш имконияти бўлиб, киритма атомлари ўсаётган қатламга таглик юзасида конденсацияланмасдан ва сегрегацияланмасдан кириши керак.
Тўсиқларни очиш ва ёпиш усулидан ташқари атом ва молекулалар дасталарининг интенсивлигини вақтга боғлиқ равишда керакли қонуният бўйича бошқариш мумкин. Биринчидан, дасталарнинг интенсивлигини манба ҳароратини ўзгартириш йўли билан, иккинчидан, ўзгартирмасдан, даста ўтаётган тирқиш катталигини ўзгартириш орқали ўзгартиш мумкин. Биринчи услуб афзалроқ, чунки у аниқроқ ва ишончлироқдир. Бу ҳолда эпитаксиал қатлам ўсиш тезлиги шароитга қараб танлаб олинади: масалан, агар ўсиш идишчаси (тигель) иссиқлик инерциясига эга бўлса, унда идиш ҳарорати ўзгариши вақтида иссиқлик кечикишидан қутилиш учун ўсиш тезлигини камайтириш керак. Бу керакли олдиндан кўзда тутилган профилдаги ўзгарувчан таркибли ва легирлаш даражасига эга бўлган эпитаксиал қатламлар ўстириш имкониятини беради. Молекуляр нурли эпитаксияси мазмунан ўтаюқори вакуумда иссиқлик чангитиш услуби бўлгани учун, бу жараёнда оддий ниқобларни ишлатиш мумкин, улар тагликнинг маълум қисмини ёпиб эпитаксиал қатламларни танланган йўналишда ўсишини таъминлайди. Бундан ташқари ниқоблар ёрдамида таглик юзасида турли кўринишдаги тузилмалар яратилади. Бошқа эпитаксиал қатламлар ўстириш услублари, масалан, СФЭ ёки ГФЭ олдида МНЭ услуби яна бир муҳим хусусиятга эга. Бу услубда эпитаксиал қатлам ўстириш ўта юқори вакуумда амалга оширилгани учун бевосита ўстириш жараёнида юзани тадқиқ қилишнинг бир неча услубларини бир вақтда қўллаш мумкин. Булар орасида афзалроғи юзага сирпаниш бурчагига тушадиган 5-10кэВ энергияга эга электронлар дифракцияси услубидир. Олинган дифракция тасвирлари қатлам юзасининг қайта тузилиши ва силлиқлиги тўғрисида ахборот беради. Юзанинг кимёвий таркибини оже-спектр таҳлили орқали аниқлаш мумкин, бунинг учун ўстириш жараёнини қисқа вақтга тўхтатиш керак. Ўта юқори вакуум камерасида қолган газ атмосферасини билиш учун ва эпитаксиал қатламлар кимёвий таркибини аниқлаш учун масс-спектрометр ҳамда растрланган фотолюминесценция услублари қўлланилади.

7.3-расм. Ўтказувчи электрон микроскопда олинган (100) GaAs тагликда ўстирилган GaAs n та якка қатламлари ва AlAs m та якка қатламларидан ташкил топган (GaAs)_n(AlAs)_m ўтапанжарасининг кўндаланг кесими.
Чапдаги қатламларда n=8.0 ва m=1.3; ўнгдаги қатламларда n=6.1 ва m=3.4. ўтапанжаранинг чапдаги қисми учун пастдан ўтувчи электронлар дифрактограммаси келтирилган; асосий (000) ва (200) рефлекслар GaAs панжарасидаги дифракция натижасида вужудга келган, унинг сателлитлари эса ўтапанжарада рўй берадиган дифракцияга оид.