|
§4. Гетеротузилмаларни тайёрлаш технологиялари
Ҳозирги вақтда монокристалл ярим ўтказгич қатламларини ўстиришда ва турли ҳил яримўтказгичли қурилмаларни тайёрлашда суюқ фазадан йўналишли ўстириш усулидан кенг фойдаланилмоқда. Бу усул битта жараённинг ўзида яримўтказгичли материал ва кўп қатламли тузилмалар олиш имкониятини беради.
Асосан яримўтказгичли йўналишли қатлам, p-n гомо- ва гетероўтишлар асосидаги кўп қатламли тузилмалар олиш учун қуйидаги усуллардан фойдаланилади:
1) молекуляр-нур эпитаксия усули;
2) газ фазасидан ўстириш усули;
3) суюқ фазадан ўстириш усули.
Бу усуллар билан нисбатан паст температура ва босимларда яримўтказгичли монокристал қатлам ва асбоблар тизимини ўстириш мумкин.
Биринчи усулда яримўтказгич қатламларини юқори вакуумда ~10-10 мм симоб устунида ўстирилади. Махсус вольфрамдан тайёрланган чанглагичларга қиздириш йўли билан модда атом ёки молекулаларининг оқими ҳосил қилинади. Бу оқим юқори вакуумда йўналиши маълум бўлган тагликка ўтказилади. Ўстириш жараёни ЭҲМ ёрдамида бошқарилади.
Молекуляр эпитаксия усулида нисбатан юпқа, нанометрлар татибидаги қатламлар ўстирилади. Бу усул жуда мураккаб техник ускуналарни талаб этади. Жараёнлар юқори вакуум шароитида олиб борилади.
Биринчи гетероўтишлар газ фазасидан ўстириш усулида олинган. Лекин бу гетероўтишлар хоссалари “идеал” гетероўтишлар хоссаларидан фарқ қилган ва электрон – ковак гетероўтишнинг тешилиш кучланиши кичик бўлган.
Ҳозирги вақтда суюқ фазадан ўстириш усули турли хил яримўтказгичли гетероўтиш асосидаги кўп қатламли тузилмалар олишда жуда кенг қўлланилмоқда. Бунинг сабаби бу усулда олинган p-n гетероўтишларнинг хоссалари “идеал” гетероўтишлар хоссаларига жуда яқин бўлганлиги, юқори кучланишли p-n гетероўтиш олинганлиги ва йўналишли қатлам ўстирадиган қурилманинг анча соддалигидир.
1. Суюқ фазадан йўналишли қатлам ўстириш.
Суюқ фазадан йўналишли қатлам ўстириш-кристаллографик йўналиши маълум бўлган тагликка суюқ аралашмали эритмадан яримўтказгичли кристалларни ўстириш усулидир. Бунда ўстирилган қатламни кристаллографик йўналиши таглик кристаллографик йўналиши билан бир хил бўлади.
Суюқ фазадан ўстириш усули, суюқ аралашмали эритмани тўйинтириш йўлларига қараб, синфларга бўлинади (18-расм). Қатлам ўстирадиган қурилмалар хилига қараб ўстириш берк ёки очиқ тизимда амалга оширилади. Очиқ тизимда ўстириш жараёни инерт газ атмосфераси оқимида берк системада эса кавшарланган ампулада амалга оширилади.
18-расм. Суюқ фазадан ўстириш усулларининг асосий классификациялари.
йўналишли қатламларни ва галлий арсенид – алюминий арсенид тизимидаги гетероўтишларни олиш усуллари 1968 йилда Америка олими Нельсон томонидан ишлаб чиқилган. Яримўтказгичли материалларни ўстиришда эритувчи сифатида эриш температураси пастроқ бўлган металлардан фойдаланилади. Эритувчи метални танлашда яна шунга эътибор бериш керакки, бу металл ўстирилаётган қатламнинг кристалланиш жараёнида ёт аралашма бўлмаслиги керак.
Галлий арсенид ва қатламларни ўстиришда металл-эритувчи сифатида тоза галлийдан фойдаланилди. Қисқача галлий арсенид қатлами ўстириш технологиясини қурайлик. 19–расмда галлий-мишьякнинг фаза диаграммаси кўрсатилган.
19-расм. Галлий-мишьяк фаза диаграммаси. 1-солидус соҳасининг шартли белгиланиши.
Агар эритувчи аралашмани температурагача қиздириб, кейин галлий арсенид таглик билан туташтирсак, нуқта фазавий диаграмманинг ликвидус чизиғида ётгани учун температурада системада мувозанат сақланиб қолади. Системани нуқтагача совутсак, аралашма тўйинади ва ундан галлий арсенид ажралиб чиқиб, тагликда юпқа қатлам ўса бошлайди. Ўсган қатлам қалинлиги суюқ аралашма ҳажмига, кристалланишнинг бошланғич температурасига, совутиш тезлиги ва интервалига боғлиқ бўлади.
Ўстирилган қатлам сифатига қуйидаги омиллар таъсир қилади: эритма-аралашмани совутиш тезлиги; бошланғич кристалланиш температураси; аралашма ҳажми ва таглик юзаси орасидаги муносабат; таглик юзаси ҳолати; жараёнда ишлатиладиган материалларнинг тозалиги; температурани бошқаришнинг аниқлиги; материалларнинг чизиқли кенгайиш коэффициенти; жараённи давом этиш вақти ва бошқалар.
Do'stlaringiz bilan baham: |
