3-mavzu. Vakuumda bug’lantirish usuli bilai yupqa qatlamlar olish

3-mavzu. Vakuumda bug’lantirish usuli bilai yupqa qatlamlar olish. Qatlamlarni vakuumda elektron nur yordamida o’tqazish. Qatlamlarni lazer bilan o’tqazish. Qatlamlarni elektr yoyi bilan o’tqazish.

Yupqa qatlamlarni bo’shliqda bug’latish usuli bilan hosil qilish quyidagi qator jarayonlar vositasida o’tadi:

1) moddani qattiq yoki suyuq holatdan gazsimon holatga o’tkazish;

2) modda bug’larini bug’latkichdan taglikka ko’chirish;

3) modda bug’larini taglikka kondensasiyalash. Ushbu bobda birinchi jarayon ko’rib chiqiladi.

Yarim o’tkazgich asboblar va mikrosxemalar ishlab chiqarish texnologiyasida o’tkazgichlar, yarim o’tkazgichlar va dielektriklar qatlamlari keng qo’llaniladi. Dielektrik qatlamlar anorganik birikmalar va organik polimerlarga ajratiladi. Qalinligi 00,1 mkm dan 10 mkm gacha bo’lgan qatlamlar yupqa, o’ndan yuz mikrongacha bo’lganlari qalin deb ataladi.

Qo’llanilishiga ko’ra qatlamlar funksional, texnologik va himoyalovchi qatlamlarga ajratiladi.

Yarim o’tkazgich materiallarda omik va to’g’irlovchi kontaktlar olishda, mikrosxemalar elementlarini o’zaro va kontakt yuzachalar bilan bog’lashni shakllantirida, faol va passiv yarim o’tkazgich asboblardagi elementlarni bajarishda, mikrosxemalar elementlarini izolyasiya qilishda ko’p qatlamli strukturalarni o’zaro bog’lashda g’amda metallashgan qatlamlarni ajratishni ta’minlashda qo’llaniladigan qatlamlar funksional qatlamlarga kiradi.

Texnologik qatlamlarga ma’lum texnologik jarayonni amalga oshirishni ta’minlaydigan qatlamlar kiradi. Ularning asosiy qo’llanilish sohasi: diffuziya va yedirish jarayonlarida tagliklar sirtining ma’lum sohalarini himoya qilish; pn o’tishlar sirtini passivasiya qilish; diffuziya jarayonida kirishma manbasi sifatidagi qatlam; metall va metalloksid fotoshablonlar tayyorlashda; fotolitografiya jarayonida fotorezist qatlam sifatida.

Himoyalovchi qatlamlarga material sirtini zararli ximiyoviy va elektroximyoviy korroziyadan, oksidlanish, nitratlanish, sulfatlanish jarayonlaridan saqlovchi, atrof muhit ta’siri va iflosliklardan himoyalovchi, suv o’tkazmaydigan xossa berish, mikrosxema va yarim o’tkazgich asboblarni himoyalash uchun germetizasiyalash, asboblarning yeyilishga chidamliligini oshiruvchi va ularga tovar ko’rinishini beruvchi qatlamlar kiradi.

Qatlamlarning tarkibi, strukturasi, fizikaviy va ximiyoviy xossalari ularni olish texnologiyasiga ko’p jihatdan bog’liq. Qatlamlarni olishning fizikaviy, ximiyoviy va elektroximiyoviy usullari bor. Fizikaviy usulda o’tqazilayotgan modda manbadan taglikkacha biron-bir ximiyoviy o’zgarishsiz o’tadi. Bu usullarga vakuumda termik bug’latish, sublimasiya, portlatish, ionli changitish hamda pulverizasiya, botirib olish, markazdan qochirma kuch berish va boshqa usullar kiradi. Sanab o’tilgan usullarning oxirgi uchtasi asosan fotorezist va germetizasiyalovchi qatlamlar olishda qo’llaniladi. Ximiyoviy usullar gaz fazasida yoki taglik sirtida yuz beradigan ximiyoviy reaksiyalardan foydalanishga asoslangan. Yupqa qatlmlarni ximiyoviy va elektroximiyoviy olish usullariga quyidagilarni kiritish mumkin: termik oksidlash; anodlash; bug’ gaz fazasidan o’tqazish (piroliz, oksidlash, qaytarish, nitratlash, gidroliz); elektroximik o’tqazi; katalitik qaytarish; reaktiv ion changitish; plazmoximik o’tqazish.

Qattiq jismdan taglik sirtida qatlam hosil bo’lishi uchun o’tqazilayotgan modda (manba) zarralari o’tkazuvchi muhit orqali o’tishi va to’g’ridan to’g’ri taglik bilan kontaktlashuvi kerak. Sirtga kelib tushgan zarrachalarning asosiy qismi sirtda adsorbsiyalanib yoki sirt bilan ximiyoviy reaksiyaga kirishib, yangi birikma hosil qilib sirtda qolishi mumkin. Sirtga kelayotgan zarrachalar- atomlar, molekulalar, atom ionlari, ionlashgan molekulalar yoki moddaning zaryadlangan hamda zaryadlanmagan kichik bo’lakchalari bo’lishi mumkin.

Ko’pincha o’tkazuvchi muhit qattiq jism bo’lgan holda taglik sirti bilan muhit orasida yaxshi kontakt hosil qilish murakkab bo’ladi. Jarayonda faqat qattiq jismdan yaxshi diffuziyalanadigan zarrachalargina ishtirok etadi. Bu esa qattiq jismli o’tkazuvchi muhitdan faqat maxsus hollardagina foydalanish mumkinligini anglatadi. Oddiy misol sifatida kremniy sirtida kremniy ikki oksidi qatlamining o’sishini olish mumkin. Bu jarayonda kislorod kremniy ikki oksidi orqali diffuziyalanadi. Kremniy sirtiga yetib kelgan kislorod reaksiyaga kirishib kremniy ikki oksidi hosil qiladi va shu bilan oksid qatlami pastdan o’sib boradi. Diffuziya tezligi oksid qatlami ortib borishi bilan kamayib boradi va oksid qatlamning qalinligi 1,3 mkmga yetganda amalda diffuziya butunlay to’xtaydi.

Suyuq o’tkazuvchi muhit boshqa muhitlarga nisbatan universalroq hisoblanadi, chunki suyuqlikda ko’p birikmalar eriydi va taglik bilan yaxshi kontaktga oson erishiladi. Suyuqlikda erimaydigan birikmalarning mikrozarrachalari esa suyuqlikda muallaq holatda (suspenziya) bo’ladi. Eritmada ionlar yoki zaryadlangan zarrachalar bo’lsa, ularning taglik sirtiga qarab harakat tezligini elektr maydoni bilan sezilarli tarzda oshirish mumkin bo’ladi.

Gazsimon o’tkazuvchi muhit bilan vakuum muhiti bir biridan harakatlanayoigan zarrachalarning erkin chopish o’rtachi uzunligi bilan o’tkazuvchi muhitning farq qiladi. Bosim yuqori bo’lsa gazli o’tkazuvchi muhitda zarracha taglik sirtiga yetguncha gaz molekulalari bilan ko’p marotaba to’qnashadi. Vakuumda esa manbadan taglik sirti tomon harakatlanayotgan zarachalarning qoldiq gaz molekulalari bilan to’qnashish ehtimoliyati juda kichik. O’tqazilayotgan modda aralashib, suspenziya yoki o’tkazuvchi muhit bilan eritma hosil qiladi va shu sababli o’tqazish jarayonida asta sekin kamayib boradi.