|
Elektronika va sxemalar II fanidan Mustaqil ish Bajardi: Mamaraimov e tekshirdi: Arziyev d toshkent 2023
|
| bet | 1/4 | | Sana | 30.03.2023 | | Hajmi | 1.13 Mb. | | #47818 |
Bog'liq Mamaraimov Elyor Tarjima, muxlisa MI2
O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA
KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI
TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
ELEKTRONIKA VA SXEMALAR II fanidan
Mustaqil ish
Bajardi: Mamaraimov E
Tekshirdi: Arziyev D
Toshkent 2023
Mavzu: Integral mikrosxema (IMS)larning yaratish usullari , Differensial kuchaytirgichlar, Nurlanuvchi diodlar
Reja:
1. Integral mikrosxema (IMS)larning yaratish usullari
2. Differensial kuchaytirgichlar
3. Nurlanuvchi diodlar
Integral mikrosxema (IMS) koʻp sonli tranzistor, diod, kondensator, rezistor va ularni bir-biriga ulovchi oʻtkazgichlarni yagona konstruksiyaga birlashtirishni (konstruktiv integratsiya); sxemada murakkab axborot oʻzgartirishlar bajarilishini (sxemotexnik integratsiya); yagona texnologik siklda, bir vaqtning oʻzida sxemaning elektroradioelementlari (ERE) hosil qilinishini, ulanishlar amalga oshirilishini va bir vaqtda guruh usuli bilan koʻp sonli bir xil integral mikrosxemalar hosil qilish (texnologik integratsiya) ni aks ettiradi. IMS, yagona texnologik siklda, yagona asosda tayyorlangan va axborot oʻzgartirishda ma’lum funksiyani bajaruvchi oʻzaro elektr jihatdan ulangan ERElar majmuasidir. IMS elektron asboblar qatoriga kiradi. Uning elektron asbob sifatidagi asosiy xususiyati shundaki, u mustaqil ravishda, masalan, axborotni eslab qolishi yoki signalni kuchaytirishi mumkin. Diskret elementlar asosida shu funksiyalarni bajarish uchun tranzistorlar, rezistorlar va boshqa elementlardan iborat sxemani qoʻlda yigʻish zarur. Elektron asbobning uskuna tarkibida ishlash ishonchliligi avvalam bor kavsharlangan ulanishlar soni bilan aniqlanadi. IMSlarda elementlar birbiri bilan metallash yoʻli bilan ulanadi, ya’ni kavsharlanmaydi ham, payvand ham qilinmaydi. Buning natijasida yigʻish, montaj qilish ishlarining sifatini oshirish masalasi yechildi, katta miqdordagi ERElarga ega radioelektron qurilmalar ishlab chiqarishda ishonchlilik ta’minlandi. Hozirgi kunlarda tayyorlash usuli va bunda hosil boʻladigan tuzilmasiga koʻra IMSlarni bir-biridan prinsipial farqlanuvchi uch turga ajratiladi: yarimoʻtkazgich, pardali va gibrid. IMSlarning har turi, mikrosxema tarkibiga kiruvchi elementlar va komponentlar sonini ifodalovchi, integratsiya darajasi va konstruksiyasi bilan farq qiladi. Element deb, konstruksiyasi boʻyicha kristall yoki asosdan ajralmaydigan, ERE funksiyasini bajaruvchi IMSning qismiga aytiladi. IMS komponenti deb, diskret element funksiyasini bajaruvchi, lekin montajdan avval mustaqil mahsulot boʻlgan IMSning boʻlagiga aytiladi. Yigʻish, montaj qilish operatsiyalarini bajarishda komponentlar mikrosxema asosiga oʻrnatiladi. Qobiqsiz diod va tranzistorlar, kondensatorlarning maxsus turlari, kichik oʻlchamli induktivlik gʻaltaklari va boshqalar sodda komponentlarga, murakkab komponentlarga esa, 34 bir nechta elementdan tashkil topgan, masalan, diod yoki tranzistorlar yigʻmalari kiradi. Elementlari yarimoʻtkazgich asosning sirtiga yaqin qatlamda hosil qilingan mikrosxemalar yarimoʻtkazgich IMS deb ataladi. Elementlari dielektrik asos sirtida parda koʻrinishida hosil qilingan mikrosxemalar pardali IMS deb ataladi. Pardalar turli materiallarni past bosimda yupqa qatlam sifatida oʻtkazish yoʻli bilan hosil qilinadi. Parda hosil qilish usuli va u bilan bogʻliq parda qalinligiga muvofiq IMSlarni yupqa pardali (qalinligi 1-2 mkm) va qalin pardali (qalinligi 10 mkmdan yuqori) larga ajratiladi. Adabiyotlarda koʻp hollarda IMS yozuv oʻrniga IS deb yoziladi. Hozirgi kunda pardali diod va tranzistorlarning parametrlari barqaror boʻlmagani sababli, pardali IMSlar faqat passiv elementlarga (rezistorlar, kondensatorlar va boshqalar) ega. Pardali texnologiyada element parametrlarining ruxsat etilgan tarqoqligi 1÷2 % dan oshmaydi. Passiv elementlar parametrlari va ularning barqarorligi hal qiluvchi ahamiyat kasb etganda bu juda muhim boʻladi. Shu sababdan pardali ISlar ba’zi filtrlar, faza oʻzgarishiga sezgir va tanlovchi sxemalar, generatorlar va boshqalar tayyorlashda ishlatiladi
Gibrid IMS (yoki GIS) deb umumiy dielektrik asosda joylashgan pardali passiv va diskret aktiv elementlar kombinatsiyasidan iborat mikrosxemaga aytiladi. Diskret komponentlar osma deyiladi. Gibrid IMSlar uchun aktiv elementlar qobiqsiz yoki jajji metall qobiqlarda tayyorlanadi. GISlarning asosiy afzalliklari: ishlab chiqishning nisbatan kichik davrida analog va raqamli mikrosxemalarning keng sinfini yaratish imkoniyatidan, keng nomenklaturali passiv elementlar hosil qilish imkoniyatidan (MDYA – asboblar, diodli va tranzistorli matritsalar) va ishlab chiqarilayotgan mikrosxemalarda yaroqlilar foizining koʻpligidan iborat. GISlar aloqa apparatlarining qabul qilish – uzatish tizimlarida, yuqori chastotali kuchaytirgichlarda, OʻYUCH qurilmalarda va boshqalarda qoʻllaniladi. Ishlatilgan tranzistor turiga muvofiq yarimoʻtkazgich integral mikrosxemalar bipolyar va MDYA IMSlarga ajratiladi. Hozirgi kunda p – n oʻtish bilan boshqariladigan MTlar asosida yaratilgan IMSlar katta ahamiyat kasb etmoqda. Ushbu sinfga arsenid galliy asosida, zatvori Shottki diodi koʻrinishida boʻlgan MTlar kiradi. Soʻnggi paytda 35 tarkibida ham bipolyar, ham maydoniy tranzistorlar ishlatilgan IMSlar ham tayyorlanmoqda. IMSning funksional murakkabligi uning tarkibidagi element va komponentlar sonini koʻrsatuvchi integratsiya darajasi bilan ifodalanadi. Integratsiya koeffitsiyenti son jihatdan K=lgN tenglik bilan aniqlanadi, bu yerda N – sxema elementlari va komponentalari soni
Oddiy IMSlarga misol sifatida mantiq elementlarni koʻrsatish mumkin. OʻISlarga jamlash qurilmasi, schetchiklar, operativ xotira qurilmalari (OXQ), sigʻimi 256-1024 bit boʻlgan doimiy xotira qurilmalari (DXQ) misol boʻla oladi. KISlarga mantiqiy – arifmetik va boshqaruvchi qurilmalar kiradi. OʻKIS larga 1,9 milliard MDYA – tranzistorlardan tashkil topgan, sigʻimi 294 MB boʻlgan xotira mikrosxemalari misol boʻla oladi. Kristalldagi elementlar joylashuvining zichligi – birlik yuzaga toʻgʻri keluvchi elementlar soni IS konstruksiyasi va texnologiyasi sifatining muhim koʻrsatkichi hisoblanadi. Texnologiya darajasi minimal texnologik oʻlcham, ya’ni erishish mumkin boʻlgan eng kichik oʻlcham bilan ifodalanadi, masalan, emitter kengligi, oʻtkazgichlar kengligi, ular orasidagi masofa bilan xarakterlanadi. IMSlar ishlab chiqarish texnologiyasini mukammallashtirish jarayonida minimal texnologik oʻlcham Δ ning yillar boʻyicha oʻzgarishi 1.2-jadvalda keltirilgan
Xotira qurilmalarida elementlar joylashuv zichligi har ikki yilda ikki marta ortib borayotganini 1965 - yilda Gordon Mur bashorat qilgan edi. 1.2-jadval ushbuni tasdiqlaydi. Funksional vazifasiga koʻra ISlar analog va raqamlilarga boʻlinadi. Analog ISlarda signal uzluksiz funksiya sifatida oʻzgaradi. Eng keng tarqalgan analog IS – operatsion kuchaytirgichdir. Raqamli ISlar diskret koʻrinishda berilgan signallarni oʻzgartirishga va qayta ishlashga xizmat qiladi. Bipolyar tranzistorlar asosidagi integral mikrosxemalarni tayyorlash BTli IMSlar elementlari (tranzistorlar, diodlar, rezistorlar, kondensatorlar) asosini n+–p–n tuzilma tashkil etadi. IMS tayyorlash uchun planar, planar–epitaksial texnologiyalardan foydalaniladi. Planar texnologiyada elementlar p– yoki n– turli yarimoʻtkazgich asosda hosil qilinadi. Planar–epitaksial texnologiyasida elementlar asos sirtiga oʻstirilgan epitaksial qatlamda hosil qilinadi. Texnologiya asosni (epitaksial qatlamni) navbatma – navbat donor va aktseptor kiritmalar bilan legirlashga asoslanadi, Natijada, sirt tagida turli oʻtkazuvchanlikka ega yupqa qatlamlar va qatlamlar chegarasida p–n oʻtishlar hosil boʻladi. Alohida qatlamlar rezistorlar sifatida, p–n oʻtishlar esa diod va tranzistor tuzilmalari sifatida ishlatiladi. Kondensatorlar sifatida teskari siljitilgan p–n oʻtishlar xizmat qiladi. Integral rezistorlar. Integral rezistorlar tranzistorlarning baza yoki emitter sohasini hosil qilish operatsiyasi bilan bir vaqtda tayyorlanadi. Rezistor qarshiligi berk holatdagi p–n oʻtish chegarasi bilan cheklangan qatlamning hajmiy qarshiligidan iborat boʻladi. Emitter soha asosida qarshiligi 3÷100 Om boʻlgan kichik qarshilikli rezistorlar hosil qilinadi, chunki emitter qatlamning solishtirma qarshiligi kichik boʻladi. Katta qarshilikli rezistorlar nisbatan katta solishtirma qarshilikka ega baza qatlamda tayyorlanadi. Bunday rezistorlarning maksimal qarshiligi 200÷300 kom boʻladi. Integral kondensatorlar. Integral kondenstorlar hosil qilish uchun ixtiyoriy p–n oʻtish: kollektor-asos, baza-kollektor, emitter-baza, yashirin n+– qatlam-izolyatsiyalovchi p– soha ishlatilishi mumkin. Teskari siljitilgan p–n oʻtishning barer sigʻimi berilayotgan kuchlanishga bogʻliq boʻladi. Koʻp hollarda kollektor oʻtish sigʻimi ishlatiladi. 37 Intergal diodlar. Integral diodlar integral tranzistor asosida hosil qilinadi. Tranzistorning istalgan p–n oʻtishi diod hosil qilish uchun ishlatilishi mumkin. Koʻp hollarda baza-emitter oʻtishi, kollektor baza bilan tutashtirilgan holda (UKB=0) yoki kollektor zanjiri uzilgan holda (IK=0) baza-emitter oʻtish ishlatiladi. Bunday diodlarning ochiq holatdan berk holatga oʻtish vaqti eng kichik boʻladi. IMS tayyorlashda yarimoʻtkazgich asosning bir tomoniga ishlov beriladi, hosil qilingan elementlarning chiqish elektrodlari plastina sirtida bitta tekislikda joylashadi. Shuning uchun «planar texnologiya» deb nom berilgan. Yarimoʻtkazgich IMSlarni tayyorlashda operatsiyalar ketmaketligi mikrosxemada elementlarni elektr jihatdan izolyatsiyalash usullari bilan belgilanadi: elementlarni teskari siljitilgan p–n oʻtishlar bilan izoyaltsiyalash; dielektrik (SiO2 qatlam) yordamida izolyatsiyalash. Shu munosabat bilan yarimoʻtkazgich IMSlar tayyorlashni ikkita asosiy jarayoni: a) elementlarni p–n oʻtish bilan izolyatsiyalovchi planar – epitaksial texnologiya; b) dielektrik qatlam SiO2 yordamida izolyatsiyalovchi planar – epitaksial texnologiya (EPIC - texnologiya) mavjud. Planar - epitaksial texnologiya. Planar - epitaksial texnologiya asosida toʻrtta element (kondensator C , diod D, tranzistor T va rezistor R) dan tashkil topgan sodda IMSni tayyorlashda texnologik operatsiyalar ketma - ketligini koʻrib chiqamiz.
IMS tayyorlash uchun p– oʻtkazuvchanlikka ega, qalinligi 0,2÷0,4mm, boʻlgan kremniy asosdan foydalaniladi. Bunday asosda elementlari soni mingtagacha yoki yuzlarcha boʻlgan oʻrta va yuqori integratsiya darajali mikrosxemalar bir vaqtda hosil qilinadi (har bir kvadratda bir xil IMSlar joylashadi). Asos sirtida termik oksidlash yoʻli bilan qalinligi 0,5÷1 mkm boʻlgan SiO2 qatlam hosil qilinadi. Shundan soʻng birinchi fotolitografiya oksid qatlamda «darcha»lar ochish uchun oʻtkaziladi. Darchalar orqali 1÷2 mkm qalinlikka donor kiritmalar (surma yoki margumush) diffuziya qilinadi. Natijada, boʻlgʻusi tranzistorlar kollektorlari ostida elektr tokini yaxshi oʻtkazuvchi n+ ̶soha hosil boʻladi. Ushbu qatlam yashirin n+ ̶qatlam (choʻntak) deb ataladi. U kollektor qarshiligini kamaytiradi, Natijada, tranzistor tezkorligi ortadi, kollektor esa ikki qatlamli n+– n boʻlib qoladi.
Shundan keyin kremniy oksidi yemiriladi, asos sirtiga qalinligi 8÷10 mkmni tashkil etuvchi n– turli epitaksial qatlam oʻstiriladi va epitaksial qatlam sirtida oksid qatlam hosil qilinadi. Ikkinchi fotolitografiya yordamida oksid qatlamda ajratuvchi difuziyani oʻtkazish uchun «darcha»lar ochiladi. Aktseptor kiritmalarni (bor) «darcha»lar orqali qatlam oxirigacha diffuziya qilib toʻrtta n– soha (sxemadagi elementlar soniga mos) hosil qilinadi. Bu n– sohalar bir-biridan p–n oʻtishlar yordamida izolyatsiyalangan boʻladi. Ushbu sohalarning biri tranzistorning kollektori boʻlib xizmat qiladi. Tranzistorning bazasi, 39 kondensator, diod va rezistor hosil qilish uchun bir-biridan izolyatsiyalangan n– sohalarga aktseptor kiritmalar diffuziyasi amalga oshiriladi. Buning uchun avval hosil qilingan oksid qatlamda uchinchi fotolitografiya yordamida shunday oʻlchamli «darcha»lar hosil qilinadiki, bunda hosil qilingan elementlar parametrlari talab etilgan nominallarni qanoatlantirsin. Keyin tranzistor emitteri, diod katodi, kondensator qoplamasi, kollektor sohaning omik kontaktini hosil qiluvchi n+–turli emitter sohalar hosil qilinadi. Buning uchun yangidan hosil qilingan oksid qatlamida toʻrtinchi fotolitografiya yordamida zarur koʻrinishdagi «darcha»lar ochib, ular orqali n+ ̶ turli kiritma hosil qiluvchi atomlar diffuziyasi amalga oshiriladi. IMS tuzilmasi hosil qilinuvchi texnologik jarayon elementlarga omik kontaktlar olish va elementlarni oʻzaro ulash bilan yakunlanadi. Bu SiO2 qatlamda beshinchi fotolitografiyani amalga oshirish, alyuminiyni vakuumda purkash, alyuminiyni ishlatilmaydigan sohalardan olib tashlash va termik ishlov berish bilan amalga oshiriladi.
|
| |
