O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI RAQAMLI TEXNOLOGIYALARI VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI
TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
MUSTAQIL ISH
Elektronika va radiotexnika kafedrasi
FAN: Elektronika va Sxemalar 2
Mavzu: Integral mikrosxemalar yaratish usullari, (tayyorlash texnologiyalari). Nanoelektronika, funktsional elektronika, diodlar turlari.
Bajardi: Ahrorqulov
Toshkent 2023
Reja:
1) IMSlarni yaratilish tarixi
2)Nanoelektronika haqida tushuncha 3)Funktsional elektronika haqida tushuncha
Birinchi IMSlar 1958 yilda yaratildi. IMSlarning hajmi ihcham, og’irligi kam, energiya sarfi kichik, ishonchliligi yuqori bo’lib, hozirgi kunda uch konstruktiv – texnologik variantlarda yaratilmoqda: qalin va yupqa pardali, yarimo’tkazgichli va gibrid. 1965 yildan buyon mikroelektronikaning rivoji G. Mur qonuniga muvofiq bormoqda, ya’ni har ikki yilda zamonaviy IMSlardagi elementlar soni ikki marta ortmoqda. Hozirgi kunda elementlar soni 106 ÷ 109 ta bo’lgan o’ta yuqori (O’YuIS) va giga yuqori (GYuIS) IMSlar ishlab chiqarilmoqda. Mikroelektronika o’zining yarim asrlik tarixi davomida IMSlar elementlari o’lchamlarini kamaytirish yo’lida rivojlanmoqda. 1999 yilda mikroelektronika texnologik ajratishning 100 nmli dovonini yengib nanoelektronikaga aylandi. Hozirgi vaqtda 45 nmli texnologik jarayon keng tarqalgan. Bu jarayon optik litografiyaga asoslanishini aytib o’tamiz. Mikroelektron qurilmalar (IMSlar) yaratishning ananaviy, planar jarayon kabi, usullari yaqin 10 yillik ichida iqtisodiy, texnologik va intellektual chegaraga kelib qolishi mumkin, bunda qurilmalar o’lchamlarini kamaytirish va ularni tuzilish murakkabligining oshishi bilan harajatlarning eksponentsial oshishi kuzatiladi. Muammoni nanotexnologiyalar usullarini qo’llagan holda yangi sifat darajasida yechishga to’g’ri keladi. MDYa tranzistorlarda zatvorosti dielektrigi ananaviy ravishda SiO2 ishlatiladi, 45 nm o’lchamli texnologiyaga o’tilganda dielektrik qalinligi 1 nmdan kichik bo’ladi. Bunda zatvor osti orqali sizilish toki ortadi. Kristalning 1 sm2 yuzasida energiya ajralish 1 kVtga etadi. Yupqa dielektrik orqali tok oqish muammosi SiO2 ni dielektrik singdiruvchanlik koeffitsienti ε katta boshqa dielektriklarga, masalan ε ~20÷25 bo’lgan gafniy yoki tsirkoniy oksidlariga almashtirish yo’li bilan xal etiladi. Kelgusida, tranzistor kanali uzunligi 5 nmgacha kamaytirilganda, tranzistordagi kvant hodisalar uning xarakteristikalariga katta ta’sir ko’rsata boshlaydi va xususan, stok – istok orasidagi tunnellashuv toki 1 sm2 yuzada ajraladigan energiyani 1 kVt ga etkazadi. Planar texnologiyaning zamonaviy protsessorlar, xotira qurilmalari va boshqa raqamli IMSlar hosil qilishdagi yutuqlari o’lchamlari 90 nm, 45 nm va hatto 28 nmni tashkil etuvchi IMSlar ishchi elementlarini hosil qilish imkonini yaratganligi bugungi kunda ko’pchilik tadqiqotchilar tomonidan nanotexnologiyalarning qo’llanilish natijasidek qaralmoqdaligini aytib o’tamiz. Bu mavjud ISOG’TK 229 nuqtai – nazaridan to’g’ri. Lekin, planar jaraѐn birinchi IMSlar paydo bo’lishi bilan, o’tgan asrning 60 – yillarida hech qanday nanotexnologiyalar mavjud bo’lmagan vaqtda paydo bo’ldi va shundan beri printsipial o’zgargani yo’q.
1
Hozirgi kunda telekommunikatsiya va axborotlashtirish tizimining rivojlanish darajasi tom ma’noda mikroelektronika va nanoelektronika maxsulotlarining ularda qo’llanilish darajasiga bog’liq. Integral mikroelektronika rivojining fizik chegaralari mavjudligi sababli, hozirgi kunda an’anaviy mikroelektronika bilan bir qatorda elektronikaning yangi yo’nalishi – nanoelektronika jadal rivojlanmoqda. Nanoelektronika o’lchamlari 0,1 dan 100 nm gacha bo’lgan yarimo’tkazgich tuzilmalar elektronikasi bo’lib, mikroelektronikaning mikrominiatyurlash yo’lidagi mantiqiy davomi hisoblanadi. U qattiq jism fizikasi, kvant elektronikasi, fizikaviy – kimѐ va yarimo’tkazgichlar elektronikasining so’nggi yutuqlari negizidagi qattiq jismli texnologiyaning bir qismini tashkil etadi. So’nggi yillarda nanoelektronikada muhim amaliy natijalarga erishildi, ya’ni zamonaviy telekommunikatsiya va axborot tizimlarning negiz elementlarini tashkil etuvchi: geterotuzilmalar asosida yuqori samaradorlikka ega lazerlar va nurlanuvchi diodlar yaratildi; fotoqabulqilgichlar, o’ta yuqori chastotali tranzistorlar, bir elektronli tranzistorlar, turli xil sensorlar hamda boshqalar yaratildi. Nanoelektron O’YuIS va GYuIS mikroprotsessorlarni ishlab chiqarish yo’lga qo’yildi. Shvetsiya Qirolligi fanlar akademiyasi ilmiy ishlarida tezkor tranzistorlar, lazerlar, integral mikrosxemalar (chiplar) va boshqalarni ishlab chiqish bilan zamonaviy axborot kommunikatsiya texnologiyalariga asos solgan olimlar: J.I. Alferov, G. Kremer, Dj.S. Kilbini Nobel mukofoti bilan taqdirladi. Integral mikroelektronika va nanoelektronika bilan bir vaqtda funktsional elektronika rivojlanmoqda. Elektronikaning bu yo’nalishi ananaviy elementlar (tranzistorlar, diodlar, rezistorlar va kondensatorlar)dan voz kechish va qattiq jismdagi turli fizik hodisa (optik, magnit, akustik va h.k.)lardan foydalanish bilan bog’liq. Funkitsonal elektronika asboblariga akustoelektron, magnitoelektron, kriogen asboblar va boshqalar kiradi Tayѐrlov operatsiyalari. Yarimo’tkazgich IMSlar tayѐrlash uchun asosiy material bo’lgan - kremniy monokristal quymalari olishdan boshlanadi. Monokristal quymalar hosil qilishning bir qancha usullari mavjud. Choxralskiy usulida tarkibiga donor ѐki aktseptor kiritmalar qo’shilgan o’ta toza kremniy eritmasi yuziga kremniy monokristali tushiriladi. Eritma eritgan monokristal o’z o’qi atrofida asta – sekin aylantirilib ko’tariladi. Monokristal ko’tarilishi bilan eritma kristallanadi va kremniy monokristali hosil bo’ladi. Hosil bo’lgan kremniy quymasi turli elektr o’tkazuvchanlikka ega bo’ladi. Quyma uzunligi 150 sm, diametri esa 150 mm va undan katta bo’lishi mumkin. Zonali eritish usulida monokristal ifloslantiruvchi kiritmalardan qo’shimcha tozalanadi. Bunda kristallning tor zonasi eritilib, eritilgan zona kristallning bir uchidan ikkinchi uchiga asta siljitib boriladi. Kiritmalarning erigan fazada eruvchanligi qattiq holatdagi eruvchanligiga qaraganda katta bo’lsa, o’sha kiritmalar suyuq fazaga o’tib kristallning ikkinchi uchiga siljib boradi, va o’sha erda to’planadi. Kiritmalar to’plangan soha tozalash jaraѐnlari tugagandan so’ng kesib tashlanadi. Epitaksiya. Epitaksiya jaraѐni asos sirtida uning kristall tuzilishini takrorlovchi yupqa monokristal ishchi qatlamlar hosil qilish uchun ishlatiladi. Asos bunda mustahkamlikni ta’minlash va kristallanaѐtgan qatlam takrorlashi zarur bo’lgan kristall panjara sifatida xizmat qiladi.
2
|
