Analoq inteqral sxemlr inteqral sxemlYrin hazırlanma texnalogiyası

1.6. Qaz fazadan kimyYvi 銹kdrmY

1.6.1. Silisium iki oksidin 銹kdrlmYsi: . 1.6.2. Silisium nitratın 銹kdrlmYsi: . 1.6.3. Silisiumun epitaksial bdlmYsi (layların epitaksial 銹kdrlmYsi). 1.6.4. Heteroepitaksiya.

1.7. Metallaşdırma

Kontakt meydan軋ları.

MYsYlYlYr

1.1. Verilir: Fosfor, xsusi mqavimYti olan - tipli (bor ilY aşqarlanmış) silisiuma sabit sYthi konsentrasiya vY 1150 temperatur şYraiyindY 60 dYqiqY mddYtindY diffuziya edir. Fosforun sYthi konsentrasiyası YrimY hYddinY uyğundur. Tapmalı: a) fosforun sYthi konsetrasiyasını (cavab: ); b) fosforun diffuziya Ymsalını (cavab: ); c) Ysasda¹¹ qatışığın konsentrasiyası (cavab: ); d) ke輅din dYrinliyini (cavab: ); e) 15 dYqiqY diffuziya vaxtında ke輅din dYrinliyini (cavab: ); f) 2 saat diffuziya vaxtında ke輅din dYrinliyini (cavab: ); f) almaq çn zYruri olan diffuziya vaxtını (cavab: 7,3 saat).

1.2. Verilir: Bor mYhdud mYnbYYdYn xsusi mqavimYti olan - tipli silisiuma 1150 temperatur şYraiyindY 90 dYqiqY mddYtindY diffuziya edir. Zaqonkadan sonra bor atomlarının sYthi sıxlığı .

Tapmalı:

a) borun diffuziya Ymsalı (cavab: );

b) Ysasda qatışığın konsentrasiyası (cavab: );

c) ke輅din dYrinliyi (cavab: );

d) diffuziyadan sonra borun sYthi konsentrasiyası (cavab: );

e) diffuziya qatının orta ke輅riciliyi (cavab: );

j) diffuziya qatı Ysasında hazırlanmış vY xYtti 錮lYri olan rezistorun mqavimYti (cavab: ).

2. İnteqral sxemlYr

2.1. - ke輅din xarakteristikaları

2.1.1. Ke輅din tutumu. ksinY srüşdrlmüş ke輅dY yastı kondensator kimi baxmaq olar. Burada dielektrik rolunu kasıblaşdırılmış qat¹² oynayır (şYk.2.1). Kasıblaşdırılmış oblast, vY ya hYcmi yk qatı ,- -ke輅din bir başa sYrhYddinY butişik olan vY praktiki olaraq hYrYkYtdY olan ykdaşıyıcıları (azad elektronları vY deşiklYri) olmayan oblastdır. Aydındır ki belY oblast ndielektrik kimi aparır.

Ke輅din tutumu yastı kondensatorun tutumu çn ifadY ilY tYyin olunur, , burada - silisiumun dielektrik nfuzluğu, -ke輅din sahYsi vY -kasıblaşdırılmış qatın enidir. Qatışığın konsentrasiyasının paylanması ke輅ddYn hYr iki tYrYfY eyni olduğu halda, kasıblaşdırılmış qatın eni aşağıdakı ifadY ilY tYyin olunur:

, (2.1)

burada ;-ke輅ddY gYrginlik düşgs; - kontakt potensialı; -ke輅dY qoşulan Yks gYrginlikdir. Ke輅din tutumu çn uyğun ifadY aşağıdakı kimi olur:

. (2.2)

gYr vY olarsa, yuxarıdakı tYnliklYrdYn alırıq: vY . -nin bir neçY qiymYti çn asılılığının qrafiklYri şYk. 2.2-dY verilir.

gYr yuxarıda baxılan halda ke輅din sahYsi olarsa, onda ke輅din tutumu, halında kimi tYyin olunur. Qeyd edYk ki, verilYn -yY cYmi 0,2 V Yks srüşmY gYrginliyi uyğun gYlir. gYr 25 V-a qYdYr artılarsa tutum 5 dYfY azalar vY 14,5 pF tYşkil edYr.


2.1.2. DeşilmY¹³ gYrginliyi. -ke輅din deşilmY gYrginliyi ke輅din hYr iki tYrYfindYki qa­tı­şığın konsentrasiyasının funksiyasıdır. Asimmetrik ke輅d halında deşilmY gYrginli­yi YsasYn ke輅din zYif aşqarlanmış tYrYfindYki qatışığın konsentrasiyasından asılı olur. Yastı (yYni Yyri hissYsi olmayan) asimmetrik ke輅din deşilmY gYrginliyi çn tYqribi ifadYsi doğrudur, burada - hYcmdY olan qatışığın konsentrasiyasıdır.

2.1.3. Ardıcıl mqavimYt. -ke輅din ardıcıl mqavimYti ke輅din, kasıblaşdırılmış qatdan kYnarda yerlYşYn - vY - oblastlarının mqavimYtidir.

2.2. Epitaksial struktura

Yuxarıda gtYrilYnlYri nYzYrY alaraq Ysasın materialına aşağıdakı tYlYblYri formalaşdırmaq olar:

1. Ke輅din tutumunu azaltmaq çn -aşqarlamanın aşağı sYviyyYsi (zYif aşqarlanmış Ysas).

2. DeşilmY gYrginliyini artırmaq çn - aşqarlamanın aşağı sYviyyYsi (zYif aşqarlanmış Ysas).

3. Ardıcıl mqavimYtin azaldılması çn aşqarlamanın yuxarı sYviyyYsi (aşağıomlu Ysas).

BelYliklY, ardıcıl mqavimYtY tYlYb tutum ilY deşilmY gYrginliyinY tYlYblYr ilY birgYlYşdirilY bilmYz.

Epitaksial struktura bu tYlYblYri birgYlYşdirmYyY imkan verir.

2.2.1. Epitaksial dioda misal: varaktor- -diod. Bu cihaz tutumu gYrginliklY idarY olunan kondensator kimi istifadY olunur.

Aşağıdakı konstruktiv parametrlYrY malik -varaktor dioduna baxaq:

Ke輅din diametri

Ke輅din dYrinliyi

Epitaksial qatın qalınlığı

Epitaksial qatda qatışığın konsentrasiyası ()

sasın xsusi mqavimYti (Sb ilY aşqarlanmışdır)

sasın qalınlığı

Diametri olan ke輅din sahYsi

. (2.5)

Sıfır srüşmYdY vY ona gY dY , hYm輅nin kasıblaşdırılımış qatın eni . Bu şYraitdY ardıcıl mqavimYt

Epitaksial strukturadan istifadY etmYdikdY ardıcıl mqavimYt olardı. Sıfır srüşmYdY 50 MHs tezlikdY diodun keyfiyyYti

. (2.6)

Qeyri-epitaksial struktura halında .

ks srüşmY olduqda ke輅ddY ki gYrginlik , ona gY dY indi ke輅din tutumu , hYm輅nin kasıblaşdırılımış qatın eni . Bu şYraitdY ardıcıl mqavimYt

Bu hala uyğun keyfiyyYt . Tutumun vY ardıcıl mqavimYtin artması hesabına keyfiyyYt, sıfır srüşmYyY nisbYtYn artdı. Qeyri-epitaksial struktura çn keyfiyyYt verilmiş srüşmY gYrginliyindY 4,5 olardı.

sasda asıblaşdırılmış oblastın ke輅ddYn -a qYdYr epitaksial qatın btn eninY yayıldığı halda gYrginliyi (yYni "tam kasıblaşdırma gYrginliyi") şYrtindYn tapılır vY tYşkil edir. Bu isY srüşmY gYrginliyinY uyğundur.

Epitaksial qatın tam kasıblaşdırıldığı halda ke輅din tutumu  minimal qiymYtinY 軋tır vY artıq gYrginlikdYn asılı olmur. Minimal tutum aşağıdakı ifadYdYn tapılır

. (2.7)

Bu şYraitdY ardıcıl mqavimYt yalnız Ysasın mqavimYti ilY tYyin olunur . İndi tutum vY mqavimYt  minimal qiymYtlYrinY 軋tdığına gY keyfiyyYt  maksimal qiymYtinY 軋tır, . Qeyri-epitaksial strukturanın eyni srüşmY gYrginliyindY keyfiyyYti tYşkil edir.

Baxılan misal epitaksial strukturanın tam stnlynnmayiş etdirir. Baxdığımız epitaksial - diod çn tutumun ke輅ddYki gYrginlik düşksndYn asılılıq qrafiki şYk. 2.5 - dY verilmişdir. Tutumun nisbi dYyişmY diapazonu maraq kYsb edir. QrafikdYn gndykimi vY . BelYliklY tutumun tutumun dYyişmYsi kifayYt qYdYr bk ola bilYr. gYr bu varaktor diodu klYnYn LC-konturun tYrkibindY 2,0 pF tutumlu kondensatorla paralel qoşulmuşdursa (şYk. 2.5) vY YksinY srüşmY gYrginliyinin minimal qiymYti 0 V tYşkil edirsY, tmY diapazonu Ymsalı aşağıdakı ifadYdYn tapılır:
. (2.8)

gYr YksinY srüşmY gYrginliyinin minimal qiymYti -3 V ilY mYhdudlanırsa, tmY Ymsalı 1,57 dYfY azalır.

2.3. Planar epitaksial diodun hazırlanmasının texnoloji tsikli.

2.4. Planar epitaksial tranzistor

2.5. LhYnin kristallara bnmYsi vY kristalın Ysasa birlYşdirilmYsi

2.5.1. ﾇıxışların birlYşdirilmYsi vY germetizasiya

2.6. ke輅dli sahY tranzistorunun hazırlanmasının texnoloji tsikli

2.6.1. -tranzistor. Ysasında metal-yarımke輅rici tranzistor.

2.7. - tranzistorun hazırlanması çn texnoloji tsikl

2.7.1. ﾖzilY birgYlYşdirilmiş zatvorlu - tranzistor: ArakYsmY¹⁴ tutumu probleminin hYlli.

2.7.2. Qısa kanallı - tranzistorlar. İkiqat diffuziyalı - tranzistor.

2.7.3. - tranzistorun hYdd gYrginliyinin ion legirlYmYnin kYyi ilY tYnzimlYnmYsi.

2.8. İntqral sxeminin elementlYrinin izolyasiyası.

2.9. Tranzistorun topologiyası vY onun sahYsi.

2.10. - tranzistorlar.

2.11. - ke輅dli sahY tranzistorları inteqral sxemlYrdY.

2.12. İnteqral sxemlYr çn - tranzistorlar.

2.12.1. Kasıblaşdırılmış - tranzistorlar.

2.13. Komplementar - tranzistorlar.

ŞYk. 2.31-dY komplementar tranzistor ct(KMOY-ct) tYsvir olunmuşdur. Ct - tipli silisium Ysas zYrindY yerlYşdirilmiş - kanallı vY - kanallı MOY tranzistorlardan ibarYtdir. Bu Ysas zYrindY digYr KMOY-ctlYr dY yerlYşdirilir.

-MOY tranzistorun hazırlanması, aşağı sYthi konsentrasiya halında borun diffuziyası yolu ilY dYrin - oblastın (-cibin) yaradılması ilY başlanır. Sonra fosfor diffuziyasının kYyi ilY istok vY stokun - oblastları formalaşdırılır. -MOY tranzistor adi texnologiya ilY hazırlanır.

Giriş gYrginliyi aşağı mYntiqi sYviyyYyY (mYntiqi sıfır sYviyyYsi) uyğun olduqda - kanallı tranzistor bağlı, - kanallı tranzistor isY açıq vYziyyYtdY olur. Bu zaman çıxış gYrginliyi, yksYk mYntiqi sYviyyYyY (mYntiqi vahid sYviyyYsi) uyğun olan msbYt qida gYrginliyinY yaxınlaşır. NY vaxt ki, mYntiqi "1" gYrginliyinY bYrabYr olur, - kanallı tranzistor açılır, - kanallı tranzistor isY bağlanır. Bu zaman çıxış gYrginliyi mYntiqi "0" sYviyyYsinY uyğun olan yerin potensialına qYdYr azalır.

BelYliklY tYsvir olunan iki vYziyyYtin hYr birindY KMOY-ctn tranzistorların­dan biri bağlı olur. Ona gY dY komplementar strukturadan axan cYrYyan nYzYrY alınmayacaq dYrYcYdY ki輅k olur. gYr bu KMOY-sxemin ykdigYr KMOY-ct vY ya MOY-tranzistor olarsa sxemdY gc sYrfi yalnız digYr vYziyyYtY ke輓Y vaxtı yer alır. Ki輅k gc sYpYlYnmYsi KMOY-cihazların Ysas stnlydr, YsasYndY bk rYqYmsal sxemlYr halında. Onların digYr stnlymYntiqi sYviyyYlYrin bk fYrqi­dir, belYki mYntiqi "1" sYviyyYsi msbYt qida gYrginliyinY yaxın çıxış gYrginliyinY, mYntiqi "0" sYviyyYsi isY yerin potensialına vY ya mYnfi qida gYrginliyinY yaxın çıxış gYrginliyinY uyğun olur.

ŞYk. 2.34-dY KMOY-invertorun sadY sxemi, şYk. 2.35-dY isY bu sxemin rmY xarakteristikası verilmişdir.

2.14. İnteqral sxemlYrdY diodlar.

2.14.1. Ykn toplanma vaxtı vY Şotki baryerli diodlar.

2.14.2. Stabilitronlar.

2.15. İnteqral sxemlYrdY rezistorlar.

2.15.1. Rezistorun tutduğu sahY.

2.15.2. Parazit tutum.

2.16. İnteqral sxemlYrdY kondensatorlar.

2.17. İnteqral sxemlYrdY induktivliklYr.

2.18. İnteqral sxemlYrdY bYndlYr¹⁵.

2.19. Dielektrik izolyasiyanın yaradılma metodları.

2.20. İzoplanar texnologiya vY digYr texnoloji variantlar.

2.21. Kontakt meydan軋sı vY kristalın sahYsi.

2.22. Kristalın 錮llYri vY İS-in mrYkkYblik sYviyyYsi.

ridilmiş germanium yastı cihaz¹⁶ olan ilk tranzistor 1948-ci ildY yaradılmışdır. Silisium cihazlar 1950-ci illYrin ortalarında vY sonlarında, ilk inteqral sxemlYr isY 1960-cı illYrin YvvYllYrindY alınmışdır. O vaxtdan İS-in 錮lYri vY mrYkkYblik dYrYcYsi 輟x srYtlY artmağa başladı. Bu aşağıdakı xronoloji cYdvYldYn gnr.

Btn bu illYr YrzindY İS-in evalyusiyası yığımın sıxlığının artması vY eyni zamanda, az da olsa kristalın sahYsinin artması ilY ifadY olunurdu. Kristal zYrindY sxem elementlYrinin sayının zamandan asılılığı "Mur qanuna" uyğun dYyişir. Bu qanuna uyğun olaraq bir kristal zYrindY ki elementlYrin sayı, tYqribYn iki dYfY artır. BelY srYtlY artım YsasYn kristalın sahYsinin artımı ilY yox, fotolitoqrafiya prosesinin dYqiqliyinin artması ilY YlaqYdardır. 1960-cı illYrdY elementlYrin 錮lYri vY xYtlYrin eni 10-15 mikron, 1970-ci illYrin sonu 1980-ci illYrin YvvYllYrindY isY artıq 1-2 mkm tYşkil edirdi. Rentgen vY elektron-şa litoqrafiyasının nailiyYtlYri İS-in mrYkkYblik sYviyyYsinin sonrakı artımı ilY müşaiyYt olunur.
2.23. İstiliyin ayrılması problemi.