Page 48 - bilgem-teknoloji-dergisi-11

Yarı İletken Teknolojileri BILGEM
TEKNOLOJI

luk bandı seviyesinde enerji verilince, uygulanan Katkılamayla iletkenlik özelliği kazandırılan si-
bu enerji ile valans elektronu iletim bandına ge- lisyumun içerisindeki katkı elementlerinin aktive
çer ve madde iletkenlik kazanır. Katkısız yarı ilet- edilmesi, yayındırılması ve bu ilavelerin silisyum
ken içerisinde yük taşıyıcı olarak görev yapacak tek kristalinde oluşturduğu kristal kusurların gi-
herhangi bir safsızlık bulunmaz. Kristale uygun derilmesini kapsayan süreçler.
safsızlık atomları (bor, fosfor, arsenik) eklenerek
katkılı yarı iletkenler oluşturulur. Termal Oksitleme
Silisyumun oksijene afinitesi (çekim/bağ) çok
Yüksek Sıcaklık İşlemleri ve Bir tümdevre üretiminde iletken, yalıtkan, katkı- yüksektir, atmosfere çıkmasıyla birlikte zaman-
la üzerinde 10-20 Å kadar doğal, koruyucu oksit
lı-katkısız yarı iletken filmler silisyum taban üze-
rine depolanır, maskelenir ve aşındırılır. Bu çevrim
oluşur. Silisyum oksit, kalınlık ve fiziksel yapısı-
YİTAL Uygulamaları üretim akışına göre defalarca yinelenir. Şekil 1’de nın türevi olarak tümdevre üretiminde pek çok
ilk metal hattı tamamlanmış bir CMOS (Comple-
yerde kullanılır (Şekil 2). Dielektrik bir film olsa
mentary Metal Oxide Semiconductor/Bütünleyici da termal genleşme katsayısı silisyuma yakındır.
Metal Oksit Yarı İletken) yapısını oluşturan ince Silisyumun direncini düşüren katkıların yayılma-
Duygu İşler Öksüz - Başuzman Araştırmacı, Bayram Andak - Başuzman Araştırmacı, Fatma Betül Akgül Taner - Araştırmacı, filmler görülmektedir. sını (difüzyonunu) önleyen bir katmandır. Ayrıca
Rıza Melih Köksallı - Araştırmacı, Ahmet Kartal - Araştırmacı / BİLGEM UEKAE aşındırma ve katkılama süreçlerinde maske ola-
Yüksek sıcaklık işlemlerini ifade eden süreçler şu rak kullanılır. Tarihte ilk üretilen transistör ger-
Yarı iletkenler, alzemeler elektriksel olarak; dığında veya gerilim uygulandığında şekilde sıralanabillir: manyum tabanlı iken SiO ’nin bu özelliklerinin
2
normalde iletken, yalıtkan, yarı iletken ola- bir miktar valans elektronu (değerlik  Silisyumun termal olarak oksitlenmesiyle SiO 2 farkındalığı ile “Silisyum Çağı” başlamıştır.
yalıtkan olan ancak Mrak sınıflandırılır (Tablo 1). İlet- elektron ) serbest hale geçerek iletken- oluşumu, Oksitleyici ortam türüne göre kuru oksitleme ve
lik özelliği gösteren malzemelerdir. Va-
kenlik, özdirencin tersidir. Özdirenç ne
 LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Depo-
ısı, ışık ve manyetik denli düşükse iletkenlik o denli yüksek lans elektronların bulunduğu en dıştaki sition/Düşük Basınçta Kimyasal Buhar Biriktir- nemli oksitleme olmak üzere iki tür termal oksit-
etki altında olur. İletkenlerin aksine, yalıtkanlarda enerji bandına “Valans Bandı”, bir son- me) yöntemiyle silisyum oksit, silisyum nitrür ve leme vardır. Kuru oksitlemede oksitleyici olarak
raki banda da “İletkenlik Bandı” denir.
atom çekirdeği ve yörünge elektronla-
polisilisyum ince filmlerin yüzeye depolanması,
saf oksijen gazı (%99,9999) kullanılır, silisyum
bırakıldıklarında rı arası çekim yüksektir, elektronların ortamdaki oksijen gazı ile
veya gerilim hareketine direnç vardır. Yarı iletken- Yarı iletkenlerde valans bandı ile ilet- reaksiyona girerek yüzeyde
ler, normal halde yalıtkan olup ancak
kenlik bandı arasında yasak bant var-
uygulandığında ısı, ışık, manyetik etki altında bırakıl- dır. Valans bandındaki elektrona boş- amorf silisyum dioksit taba-
kası oluşturulur. 750-1000 °C
bir miktar valans sıcaklıklarında çalışılır ve SiO 2
elektronunun serbest Elektriksel Sınıflandırma İletkenlik Seviyesi Örnek oluşur. Sıcaklık arttıkça aynı
sürede oluşacak oksit kalınlığı
hale geçmesiyle İletken 10 -10 ohm-cm Aluminyum, titanyum, tungsten da artar. Termal oksitlemede
4
6
iletkenlik Yalıtkan (dielektrik) 10- -10- ohm-cm Silisyum oksit, silisyum nitrür birim SiO başına 0.44 birim
22
10
2
Yarı
-9
3
özelliği gösteren iletken Katkısız 10 -10 ohm-cm Silisyum, germanyum silisyum tüketilir. Bu da silis-
3
malzemelerdir. Katkılı >10 ohm-cm n tipi silisyum, p tipi silisyum
46 47