B.$. BARXALO\" Y.Y. HUSEYNOV
BORK CISIM ELEKTRONIKASI
CiILMLARININ TExNoLoGiYASI
(Ali mektabler iigiin dars vesaiti)
i4
\
Azorbaycan Respublikau Tahsil Nazirliyirun
16 iyun 2AO6-ci il arixli 4M saylr
emi ila tesdiq olunmuSdur
\r
\
ffil
Sumqayrt - 2006
uoT 62t.315.s92
trilmi redaktoru:
Fizka-riyaziryat elnlari doktoru,
prcf
C.$. Abdinov
Reygilar:
Fizika-iyaziyyat elmleri doktont,
Fizka-riyaziyyat elmleri doktoru,
prof F.C' Qasrmov
prof $.M. Ofendiyer
Bork cisim elektronikasl cihazlanmn ternologiyasl
AIi maktobler iigiin dors vesaiti.
Sumqayrt D6vlet Universitetinin
NaEriyyah, 2006, 208 s., gak.
Ders vesaiti "Bark cisim elektronikasr cihazlanntn
texnologiyasr" kursunun proqramlna uy[un olaraq yaztlmrgdrr-
Hamin vasait fizikt radioelektronika, bork cisim
eiektronikasr vo fiziki elektronika iizro ixtisaslagan ali
maktab talebalori iigiin :razerde tutulmugdur.
@ Sumqayrt
Ddvlet Universiteti, 2006-cr
il
MUNDaRiCAT
....7
ciRi$
I l.
Fasi
Bark cisim elektronikasrnda istifada olunan
materiallar
$ Ll. Materiallann tasnifatr
................--..-.......
12
............... lZ
$ l !r. Yanmkegirici materiallara qoyulan taleblar..-......... l3
$ 1.3. l3ark cisin elektronikasr cihazlanmn istehsahnda
istifade olunan asas yarrmkegirici materiallar ....,,.-. 14
1.3.1. Gemtaniun
.....-......-.... 16
.....................17
1.3.2. Silisium
1.3.3. Qallium atsenid
$ 1.4. Xalitolar va onlarrn hazrlanmasr isullan
1.4.1.
1. 4.
2.
Xaltitalor....
............ 18
-............ 19
....... .........'19
Xal ti talorin haz rlanma iisul |an.........
.. ..
-.... 22
Fasil
.
lvlonokristallann kristalloqrafik oxlar istiqamatinde
'ltinaldilmesi i.isullan .. .... ... . ........ . ........ ...... .. ,.. 27
2.2.
Yanrkegirici
materiallann liivhalera ve kristallara
$
......................................35
l<asilmasi
:,?. 2. l. K ri lgal ein l6uh el erc kosi lm esi dsul lan ........ 36
2.2.2. Yanmkegiici hiv'helerin lcistallan
slcayblama iisulu ila kesilmosi ................... 40
2.2.3. Lduhelerin kristallan birbaSa kesilmosi va
profi llesdirilnesi iisullan ......... ............... - - 46
$ 2.1
$
2.3. KasiJrnig l6vhalorin cj.lalanmasr vo
h:unarlanmasr......
.................,.
52
Abnziv materiallar........................ -........ 52
.?.3.2. Cilalama va hamarlama...-............... - -.. - --..- 54
$ 2.4. Mexaniki iglanmadan sonra liivhs vo kristallann
keyfi y;.-etine nezarat tisrrllan ........... ................... 57
2. 3.
1.
-
Fesi
I 3. Materiallann
sothin.in kimyovi vo
elektrokimyevi iqlanmasi . -...., - -.. -.... -.. -. ......-....61
$ 3.l. Kimyevi aqtndtrma prosesinin kinctikasr .-............ 62
g 3.2. Agrndrrma mexaniz,rnlari
........68
3.
3.
2. 1. ASt nduman tn kimyevi mexanizatr............... 68
2-2. Agndtrman; n elektrokimyeui mex,cnEmi ..... 69
$ 3.3. Aprndrrrcrlar, onlarm tarkibi ve tatbiq
...........-.--. ......72
xtisusiyyetlari
ar.........
. -......... 73
agrndtnc
3. 3. 1 - Getmanium igin
3.3.2. Silisium iigtn aStndtnct lar.............. .'.......... 7 6
3. 3.j. Qallium atsenid tigin aStndn uar... - ............ 7 8
g 3.a. Yanmkegirici l6vha vo kristallann mayeli
..................79
agrndrnlmast. .....,
. . .-.........80
a;rndrnlmasr.....
$ 3.5. Sathin elektrokimyavi
S 3.6. Buxar-qazh agtndtrma
$ 3.7. ion-plazmah agrndrma
.....--..-....83
.........-... 84
3.T.l.ionluastndtmta.--....... ..........85
3. 7.2. ion-kimyavt arxndtrma . -. - -.... -.... . . .. -...... 86
3. 7-3. Plazna-kinyevi aStndtrma ..........,. ......,.... 86
$ 3.8. Sathin tamizlenmosi
Fasi
iisullan
....
I 4. Bark cisim elektronikasr
cihazlannm textrollogiyasmdfl
proseslari
............ ....... ............. 9 5
fotolitoqrafiya
$ 4.1.
....... .....95
proseslar
......
......
-............................... 100
Fotorezistlorde
$ 4.2. Fotosablonlar
Kortakt fotolitoqraFtyasrntn texnologiyasr . . .... ..
4.4Berk cisim elektronilasr cihazlanmn istehsalrr.rda
$
$ 4.3.
tasvirin keyfiyyatinin yiikseldilmasi isullan
Fasi
.... .. 89
I
.
..
-. 102
.........
5, Bark cisim elektronikasl cihazlanmn va
inteqral mikrosxemlarin texnologiyasmda
epitaksiye proseslari .. ......... . ....... -... - -.. -....-....
106
III
111
u3
$53.
t
lgr
.
5.3.1. Stlisiu.aun avtoepitaksiyast.......,.......-....._.
5.
g 5.4.
$ 5.5.
Epitaksial rebeqelerin defektl ai
Epitaksial tebaqelerin parametrlarina nozarot
iisullan
........,....
I 6. Elektrotrde lik kegidinin
Fasi
alrnmesl ..........
$
$
$
llg
................... - l1l
.............. _.......... lLz
3.2. Silisiuaun heteroepitaksiyast
-
..................124
diltuziya iisulu ila
................,.
126
Bark cisimlarde diffuziya prosesinin
mexanizmlari
126
6.2. Diffu ziya prosesinde agqarlann paylan.masr ...... _... t79
6.3. Diffirziya prosesinin heyata kegirilmasi
6.1 .
iisul|an.......,.....
...................132
6.4. Diffirzion tabaqalarda agqarlann paylanrnasrmn
anomaliyalan ve defektler . ........... ......... _.-....... 134
6.4.1. ASqar)ann paylanma.stnda anomaltyalar-. ... . . .l 34
6. 4. 2. Makodefektlei n yannmrrs ....... ... -.. -.... _ 136
6.5.
Diffuzion
tabaqelarin parametrlerins nazarot
$
$
_
-
iisu
Fasi
$
$
$
I
_
llan
138
7. ion agqarlartmasr iisulu ilo elektrondegik
kegldinin ehnmasr .............,.........-..........,......
14
I
7.1. ion aqqarlanrnasr iiqiin avadanl q ..................-.. -.. 142
7.2. Ion a;qarlanrnast iisulunun fi ziki esastan .............. lzM
7.3. Amorf bark cisimlerda va monokristallarda
daxil edilmig feridilmig) ionlann qagrqr va
paylanma
profilj
......... 145
$ 7.4. Radiasiyt def'ektlerinin yaranma mexanianlari
vo
tiplori
.................. 150
defck erinin )ananna mexanizni...._ I5O
7. 4. 2. Ra di asiya defektl ei n in x ank teristikalan....... _
I5|
7.5Agqar
atomla:rnrn aktivle$rnlmasi..,..... . _,........._. 1 52
$
$ 7.6. Yanmke,;irici birlogmalerin ion alqarlanmasmm
7.4.1. Radiasi.ta
xiisusilyatleri
........................
153
$ 7.7. Ion agqarlarunasrnrn yanmkegiricilerda aSqarlann
diffuziyasr il> birgetatbiqi.
. .. ...
..... .. .......155
Fe
s
i
$
I
8. Omik kontakdar vo koDtakt sistemlari ....... -...-... I 57
8.1. Kontakt materiallan vo kontakt
ncir4ari
$
...-.-.......
sister arinin
. -. . -........... ....158
8.2. Omik kontaktlann vs kontakt sistemlerinin
yaradrlmasr
............. -.....161
8. 2. 1. Oridi b yapryduma ts|u............ -.....-... ....... I 6l
8.2.2. Elektrokintyevi va ya kinyevi 96kdfrrmo---..-- 162
iisullan
j. Vak u und.t gekilnta ..... ....... -................... | 63
2.4. Tetmokompressiya va u,ttrasos vasi tosila
kontakt yaradrlrna.st
....... -.. 167
8. 2.
8.
Fesi
I
9, Bark cisim elektronikasr cihldarrmn sathinin
stabillagdirilmosi vo miihafiz;asi .............-...........
170
$ 9.1- Bark cisim cihazlanmn sethinirr
stabillegdirilmosi
......,............170
9.2. Sothin iizvi tjrtiiklorla miihafi z.osi .. ....... ............. I 74
$ 9.3. Sethin gdkdiiriilrntig silisium d:oksi,J
$
$
9-4- Silisium nitrid va aliiminium
o
ksid 6rtriklari,
..... ........... -......... I 78
9.5.
eriyen
giigodan
Asnn
hazrlanan
dn'liklor .... -......... 182
$
kombino edilmig 6rtiiklor ......
Fasi
I
10, Berk cisim elektronikas
korpuslan
cihadenmn
.,...............-......-........-..,183
$ 10.1. Korpuslann toyinatr vo tiplori ..................................183
....... ..184
$ 10.2. Metalla $iiSenin birlegmasi
,.......188
$ 10.3. Diodlar iigtin korpuslar. ..... .
$ 10.4. Trarzistorlar iigrin korpuslar. ..... -...,................... 192
$ 10.5. Cihazlann mikomodul konstruksiyalan iigiin
korpuslar -.............
......-.-.-...-..........195
$ 10.6. Korpussuz hermetiklogima .. ... . ....... ...............197
$ 10.7. Plastik korpuslar ............... .................-..........t99
$ 10.8. Bark cisim elektronikasr cihazlanmn korpuslanrun
hermetikliyino nazarat ... ..... -.......................... 201
Odabilyat
.......... _.207
ciRi$
Miiasir elm ve texnikanrn inkigafi elektronikarun, ve
xiisusile de onrm apancr sahesi olan berk cisim elektronikasrrun inkigafr ile srx sil etde bafhdrr. istehsal olunan cihazlann
keyfiyyetinin yiikseld iLnesi, gegidinin artrnlmasr, mi.iasir teleblere cavab veren yeni cihazlann hazrlanmasr istehsahn
texniki, texnoloji ve regkilati seviyyesinin yiiksaldilmesi ile
birbaga ba$rdrr.
Texnologiya - frziki ideyalann realhla gevrilmesi vasitesi olaraq, har biri ayrrhqda miisteqil elmi ve texniki problem
olan miirakkeb proseslorin mecmusundan ibaretdir. Hat-hazrrda
tam eminlikle demel: olar ki, te:rnologiya, va o c[imleden
berk cisim texnologi,yasr fizika, kimya, fiziki kimya, kvant
fizikasr, kvant kimyasr ve s. elm sahelarinin nailiyyetlerinin
iizerinde qurulan kompleks tipli elmi-texniki ferurdir.
Miixtalif berk cisim elektronikasr cihazlanmn hazlrlanmasr iisullan bir-birinden kifayet qeder ferqlanir. Lakin eyni
zamatda, bununla yanagr ele esas timumi texnoloji emeIiyyatlar vardrr ki, onlardan milxtelif tip cihazlann hazrrlanmasrnda istifade l:lunur. Bu emeliyyatlann ardrctlhpt texnoloji margrutu tegkil edir.
Tipik texnoloji rrar$ruta daxil olan bela iimumi amaliyyatlara baglanfic materiallara girig nazareti, materiallann sethinin mexaniki, mexaniki-kimyevi, fiziki, kimyavi, elektrokimyavi ve lotokimyevi iisullarla iglenmesi, elektron-degik
strukturlanmn epitaksiya, diffi.rziya, ion implantasiyasr iisulu
ile formalagdrnlmasr, omik kontaktlann yaradrlmasi, berk cisim elektronikasr cihazlannrn sethinin miihafizasi ve parametrlerinin stabilllegd:irilmesi, cihazlann. korpusa yerlegdirilmesi aiddir.
Texnoloji emaliyyatlann sociyysvi xiisusiyyetlerini qrsaca
olaraq nezerden kegirek.
l. istanilen cihazur hazrrlanmasrrun texnoloji prosesi istifade olunan yanmkegirici vo digar materiallara giri$ nazaratindon baSlanr. Materiallann kiilgeleri iigiin elektrik kegiriciliyinin tipi, xiisusi miiqavimetin qiymeti ve paylanma xarakten, yiikdagryrcrlann diffuziya uzunlufu vo ya ya$ama
miiddati. dislokasiyalann srxl[r miioyyen olunur.
2. Mexani*i iSlenma zarllLaru lazrmi handesi <ilgiilere,
kristalloqrafik y6nelmeye (orientasiyaya't vo teleb olunan
seth temizliyine malik ltivheler almrr. Bu. liivheler sonradan
cihazlann hazrrlanmasr iigiin i99i material kimi ve ya iizerine
epitaksial tebeqe gekilecek althq kimi istifade oluna biler.
3. Kimyavi iglanma mexznlki iglenmerden sonra yaranan
mexaniki pozulmug material qatrm kenarlagdrmaq ve sethi
temizlemek meqsadila apanllr. Bezi hallarda kimyevi ve
elektrokimyevi iqlenme liivhenin sathini profillegdirmak
iigiio, yani onun iizerinda miioyyon hendesi iilgiiJere malik
girinti va grxrntrlar geklindo relyef alnraq iigiin apanlr.
Kimyevi iglenmanin biitiin ameliyyatlarrna . istar apanldr[r
miiddet arzinda, istorso de rglenmo baga gatdrqdan sonra
ciddi nazaret edilmolidir.
4. Epitaksiya. istehsal olunan yanmte,giri<;i cihazlann ve
inteqral mikrosxemlerin (iMS) ekseriyyeti epitaksial tebaqelarin ssasrnda yaradrlrr. Bu halda althq gox vaxt ancaq mexaniki dagryrcr rolunu oynayr, cihazrn vo ya. mikosxemin
stmkturu ise 3+20 mkm qahnhfa malik b jr tebeqeda yaradrlrr. Qox vaxt epitaksiya prosesinden sonra epitaksiya tebeqesinin iizerini oksid qatr ile tirtiirler.
5. Oger oksid qah bilavasite epitaksiya prosesinden
sonra ahnmayrbsa, onda texnoloji prosesin n6vbeti anreliyyatr
olan maskalayrct iiniiy n ahnmast hayata kegirilir. Bu ameliyyatdan esas meqsed yanmkegiricinin sothini soruakr agqar-
lanma morhololarinde lazrm olmayan yerlerda agqarlann daxil olmasmdan qorumaqdu. E'yni zamarda, gakilen oksid teboqasi a1,n)ma serheddinin elektrik xassalerini stabilleqdirir
ve cihaz ve ya mikrosxem iglayerken onu xarici amillerin tesirindan qoruyur.
6. Maskalayrcr ortilyiin fotolitoqralik $lanmasi drtiik
qahnda nriiayyan hondasi dlgiilere malik penceraler agmala
imkan ve:ir ki, bu pencerelerden sonradan agqarlar daxil edi-
lir.
Omelilyatrn mahiyyati a;afirdakrndan ibaretdir: ewelceden kirnyevi iSlenmeye meruz qalmrg oksidin ve ya diger
qoruyucu materialln iizerine fotorezist qah gakilir vo bu qat
iizerindo identik takrar olunan lazrmi <ilgii ve konfiqqurasiyalr
pekillerin macmusundan ibaret olhn fotogablon yerlegdirilerek iSrql:rndrnlrr (ekspozisiya olunur). Fotorezistin tipinden
asrlr olaraq ahnan tesvir pazitiv vo ya neqativ ola bilir. Gizli
tosvir kirnyavi yolla aqkarlanrr. Sonra pencerelerdaki oksidi
ftorid hlgusu vasitesile hell edir va bundan sonra rezistiv
maskanrn qahqlannr terkibin,la oksigen olan plazmada yandrrmaqla kanarla gdrnrlar.
Fotolitoqrafiya tex-noloji prosesda xiisusi yer tutur v6
bdyiik inteqral sxemlodn istehsah zamanr 12-15 defe tekrar
oluna bilir.
7. Prosesin sonrakr amaliyyai leginedici asqann dilfuziyat emaliyyatrdrr ki, onun vasitosilo aktiv p-nkegidler.
iMs-lerde izoleedici saheler (ayrncr diffuziya), diflirzion rezistorlar, idareolunan kondensatorlar va s. yaradrhr.
Diffirziya prosesi yiiksek temperahularda (1500-1600 K)
uzun miiddLrt erzinde (0,5 saatdan 10-20 saata qeder) apanlr
ve bu zaman gox vacibdir ki, ltivheler kenar agqarlarla girklanmasin.
Dayaz kegidlar (yerlegme derinliyi mikrometrin hisseleri
olan) almaq iigiin ve ya deqiq miieyyen olunmup miqdarda
alqar daxil etmek iigiin atqarlann ion implanlasiyusr iisulundan istifada olunur ki, daha sonra bu iisulla alnmrq struktur
termik iglenme va ya lazerle giialandlrma vasitosi.lo tablanlr
(bigirilir).
Diffuziya vo ion implantasiyasr proseslori de ha.zrlanan
cihaz ve ya mikrosxemin miirakkebliyinden astlt olaraq bir
nege defe takrar oluna bilir.
8. Texaoloji tsiklin esas nmeliyyatlanndan biri r1o /taatak ann yarad maadr. Kontaktlar p-rkegidlerinin grxrglanmn ve passiv elementlerin yaradrlma oblastlannrn iistii oksid qatr ile <irtiilmiig liivhe iizorinde yaradrlrr' Bunrn giire de,
her peydan ewel oksid qatrrda qabaqcadan yaradrlmrq giiclii
legire oluamug n'- ve ya Pltipti oblastlar iizerinda iotolitoqrafiya iisulu ile pancerelef agmaq laztmdtr. Daha sonra vakuumda ugurdulma iisulu ile ltrvhenin biitiin sethi metal tobaqe ile iirtriliir. ikinci fotolitoqraltya zamalil arttq metal kenartagdrnlrr va metal yalmz kontakt saheleri ve bc,lii;diiriicii
(paylagdrncr) zolaqlar olan yerlerde saxlantlrr. Bu yolla ahnmrg kontaktlar kontakt materialmm sotho adheziyastnr yaxgtlagd[maq ve kegid miiqavimetini azaltmaq iigiin temdk i$lanir.
Eyni qayda ile inteqral mikrosxemlerin passiv nazik tabeqeli elementlerini (rezistor ve kondensatorlan) y;rratmaq
olar. Ferq yalnrz onda olur ki, bu halda material birbaga oksidin sethine ugurdulur, ugurulan material kimi ise (reilistorlar
iigiin) xiisusi yiiksek miiqavinletli xolitolardon istifade olunur.
9. Y$ma amaliyyatlama a;alrdakrlar daxildir liivhenin
kristallara kesilmesi, kristahn lehimleme ve ya ultrasos qaynaqlamast ile krisral tutqactnda montajr (quragdrnJrn.rst), 9'txrglann kristahn kontakt sahalerina ve korpusun (giivdenin)
traverslerine termokomperessiya ve ya qaynaqlama iisulu ila
10
birlegdirilrnesi, kristahn kolnpaund va ya lakla miihafize
olunmasr, giivdenin hermetikiegdirilmesi.
lO. Hqtr cihazlann eleklrik paramelrlorinin iilgiilmasi
va onlarur snaqdan gxanlmtst: Bu marheleda iqlim (klimatik), me:<aniki vo elektrik tosirlariuin iiyrenilmesi noticosindo
texniki gertlere uylun olmayan defektli cihazlar aEkar olunur.
Belslikle, cihazlann haztrlanmasum texnoloji tsikli
mantiqi siirotds bir-biri ile balh olan omoliyyatlann
miieyyen ardrcrhErndan ibaretdir. Omeliyyatlann ar&crlhft
cihazrn ve ya mikrosxemin tipinden asth olaraq deyige biler,
laldn bag veron fiziki-kimyevi proseslerin vohdotina osaslanan iimrLmi qanunauyg'unluqlar deyigmez qalu.
Bu kitabln moqsodi oxuculan bark cisim elektronikasr
cihazlar. texnologiyasrnD osas prinsiplori, istiqamet ve sahe-
leri ilo
tanrg etmokdir.
n
Fesil
I
BoRK CisiM ELEKTRONiKASINDA iSTiFADo
OLUNAN M.A.TERiALLAR
$ 1.1. Materiallarrn tesnifatr
Berk cisim elektronikasr (BCE) cihazlannrn ir;tehsahnda
istifado olunan materiallar asas (ve ya konstruktiil va
kdmekgi (ve ya texnoloji) materiallar olmaqla iki qrupa
biiliiniir.
Osas material dedikde birbaga cihazrn konstruksiyasma
daxil olan material nezarde tunrlur.
Osas materiallan, 6z n<ivbesinde, aga[rdakr qn_rplara bolmek olar:
-
yanmkegirici maleriallar - germanium, silisium, qalli-
urn arsenid ve s.;
- legiraedici (asqarlayrc) materiallar - yiik:;ek temizliya malik ayn-ayn elemeptlor va ya onlann xelilalan;
- elektrod materitllan - qrzll, nikel, ktivar, molibden
(daxili ve xarici grxrglan dtizoltmek iigiin);
- izolyasiya materiallan - giiga, keramika, iizvi laklar;
- mtihafizeedici kotpus (gcivde) materialla.n .- mis, kovar, polad;
- antikorro6ion iirtiiklar - xrom, nikel.
Materiallann serfiyyat normasr 1000 oded y.ararh cihaz
hazrrlamaq tigiin teleb olunan materiahn miqdan ila miieyyen
olunur.
Yanmkegirici materialn segilmesi, onun ternizliyi ve
legira olunma derecesi, istehsalatda onlann tekadanmasr cihazlann xarakteristikalanna r,'a onlann . istehsahn.da yararl
cihazlann grxrmrna helledici tost gdstarir. Qe1'd elmek la)2
.
zlmdlr ki, yanmke,giri(:inin elektrik miiqavimoti onun tomiz_
lenmesinden sonftt onrrn tarkibinda qalan ve ya ona lazrmi
kegiricilik tipi vermek iigiin xiisusi olaraq daxil edilmig 9ox az
miqdar aqqarlarla rniie,yyen olunur. Buna g<ire da, yanmkegirici metallurgiyanrn ferqli xiisusiyyatlorinden biri kimyevi ve
spekt-al tahlil (analiz) tLsullanmn hessashg:ndan qat{at yii&sok
temizliye malik olan maddelerden iscifade olunmasrdr.
$ 1.2, Yanmker;irici materiallara qoyulan telebler
Miixtelif yanmker;irici cihazlar iigiin miixlelif xasselere
ve keyfiyyetlere rnalik materiallar lazrmdrr. Hal-hazrrda en
ciddi telebler tranzistorlar ve inteqral mikrosxemlarin isteh_
sahnda irali siiriililt. Onlann normal iglamesi iigiin yarrmkegi_
rici materiallar a;a[rdakr teleblere cavab vermelidir:
- monokristallik qrrrulug miikammal olmahdrr;
garpan donor ve ya akseptor xasselerine
malik olmahdrr;
- qeyri-esas yiikdztgryrcrlann yaqama miiddeti kifayet qe_
der b6yiik olmahdrr;
- telab olunalr xiisusi miiqavirnet ewelcaden temizlen_
mig baglanlrc materia ina miieyyen agqatlann vurulmasr ile
almmahdrr;
- qadalan olunmu$ zola[rn eni verilen temperatur diapa_
zonunda cihazlann stabil igini temin etmelidir;
- yanmkegiriciye r.urulman agrlarlar cihazrn minimal i99i
temperaturunda anrq tzrmamile ionlrrgmrg olmaldrr;
- istilikkegirme emsah istiliyin kristahn daxili hissele_
rinden kenara apalllmasrnr tomin elmelidir;
- materiahn ahnrna texrologiyasr onun kiitlevi istehsah
imkanrnr tamin etmelirlir.
- yaxgl nozoro
Yanmkegirici materiallar.d,n bu teleblere germanium,
I3
silisium ve qallium arsenid cavab verdif indirn, onlar t'dnzistor
ve berk cisimli sxemlarin istehsahnda gerrig tetbiq olunur.
cisin elektronikasr cihazlanmn istehsaltnda
istifado olunan esas yanmke girici materiallar
$ 1.3. Bark
Bark cisim elektronikasr cihazlanntn
hazrrlanmasrnda
son zamanlara qeder on gox iqlenen yarrmlegirici materiallar
germanium (Ge) ve silisium (Si) olmugdur. Lakin son illar
qallium ve indiumur arsenidleri, antinronidleri va fosfidleri
daha genig tatbiq olunmaga baglamrgdr. Bu rnateriallann igerisinde elektron texnikasr iigiin, o c mled':n berk cisim elektronikasr cihazlanntn hazrlarulasr iigiln erl pe:spektivli material
qallium arseniddir (GaAs). Bu, bir torofdon onunla bafihdr ki,
germaoium ve sitisiumun inteqral elektronikada istifade imkam
get-gede azatrr. gunki elektron cihazlanmn daha da miniatiirtegdirilmesi berk cisimlerdo clgii effektleri ile ba[h prinsipial
mehdudiyyetlerle qargrlagu. Digar terellden iso qatlium arsenidde (GaAs) yiikdagryrcrlann yiiriiklil.yiinnn biryiik olmasr
onun esasrnda ifrat yiiksek siiretla iqlay,a bilen inteqral sxemler, optoelektron qurlular, miixtalif ifrat yiiksek tezlik cihaTlan, yarrmkegirici Iazerler va s. yaratrna[rr imkan verir. Onu da
qeyd etnek vaciMir ki, egar germaniuntdan hazrrlanan tra::zioC,
silisiumdan
storlar iigiin maksimal iqgi temperatur + 5l]r + +70
hazrrlanan tranzistorlar iigun + 85 + +130'C - dirse, GaAs
asasmda hazrrlanan tra::zistorlar + 250'C - ye qoder temperaturlarda iqleye bilir.
Belolikta, silisiumdan qallium arsen.ide vo yuxanda sadalanan AIIrB' birlegmelerina kegid bu materiallarda yiikdagryrcrlann daha btiyiik yiiniHnye' malik olmast sebebinden inteqral
milrosxemlerin igleme siirotini aritrmaiia irnkan yarada biler.
inteqral mikrosxemlerin silisium iigitur mttnkiin olan en btiyiik
iqleme siireti alde edildikden sonra orl un yerini GaAs tutacaq. Bu materialtn esasrnda artrq idarae,lici kegidli ve hetero-
l4
kegidli sahe tranzistorlan, yiik rabiteli ve s. cihazlar yaradrlml$drr. GaAs osasrnda yaradrlan iprq enerjisi geviricilerinin
faydah iq omsah Si asagmda yaradrlan cihazlannkrndan
yfiksekdir. Bundan bagrla, GaAs yiiksek temperaturlarda ip qabiliyyetini itirmir, radiasiyaya qargl daha davamhdr. Buna gtire de GaAs asasrnc.a glneg batareyalanndan kosmosda istifads
edilrnasinin bdyiik perspektivlari vardrr. Biitiin bunlar onu demeye imkan l'erir ki, (ie ve Si )L\ esrin esas yanmkegirici
materiah oldu$u kimi, GaAs do XXI esrin apancr materialr
olacaqdrr.
Germanium, silisium ve qallium arsenidin esas fizikimexaniki xasseleri agalrdakr Cedval I .l -de verilrni$r.
Codyol l.l
Yanmkegirici materiallann fiziki-mexaniki xassleri
Xsssa
Atom (motekul) kiitlesi
Srxhq, kq/ml
Voosa g<ire berklik
i(nupa g<ire berklik, Nrm=
K<ivreklik meyarr
(l I l) miistovisinds Yunq
modulu, N/m2
(l I l) mustavisjndo Pu
72,6
28,O9
5,33. l0r
2,33.r0l
6
't
ds
(7,0-8,6).1c,
(9,5- r 1,5).1o'q
(?,0-8,6).10,
4,4
2.0
3,0
D,7.
Arimo temperaturu, oC
lstilikkegiirme emsalr,
Vt/m.K
I0r0
16,9. t 0'0
t44,63
5,32.
l,t3,
103
l0r0
sson
7\')
0,262
936
1420
0,336
1238
60
t25
52
310
'150
300
n
amsalt
GlAg
st
Ge
Xiisusi istilik tutumu,
C/kq.K
Isliden xotti geniiilanma
omsaL,
t/K
5,?5.10
15
6
2,33.
t
0j
5,74. t 0-6
1.3.1. Germonium
Germanium (Ge) l886.cr ildo ahnan kimyagrsr Vinkler
terefinden kegf olunnruqdur.. Germanium yer qabr[rnda en az
yayrlmrq elementdir (0,001:/o). Germanium osas etibarila da;
ve boz kiimiiriin kiiliinden ve sink istehsahnrn tullanhlanndan
almrr.
Germanium elementlorin d<ivri sisrteminin IV qrupuna
aiddir. Xarici elektron drttiyii heyecanla.nmzLml$ halda 4sr4p,
qurulu$una malikdir, yani neytral kriptrxun drtiiyrine qader
dolmaq iigiin 4 elektronu qatr$mrr. Kristal qefesi almaztiplidir. Her bir atom diizgiin tetraedrin tepelorinde yerlegen diger
dtird atomla kovalent rabite ite ba[hd[. B,itiin bu qurulug kubun
igerisine cztlr. Germaniumum atom kiitlersi 72,6 , orime temperah:ru 937 t, otaq tempera.hrrunda sxhfr 5,35.10] kq/mrdir.
Qadalan olunmug zolagrnrn eni 300 K-d.a 0,85 eV-a berabardir.
Berk halda gemranium gtimii$ii rsngli, q,ox ktivrek kristallik material&r. Xlorid ve duruldulmug sulfat turgusu germaniuma tesir etrnir, qatr sulfat turgusu tegir etdikde germanium ikiokside gevrilir. Qolavilerde yavag-yavag hell olur.
200-2500 C temperaturda germanium halogenler va ktikiirdle
feal suratde reaksiyaya girir.
Stibium, arsen, qalliunr ve qzrlla agqarlanmrg miixtelif
markah monokristallik germanium ntmunolerinin xiisusi
miiqavimeti 0,0004-la 45 Orm.sm arasrnda olur.
Rusiya istehsah olan germanium rnateriallan aga[rdakr
kimi iqarelenir: birinci herf "f " - germa.niurn; ikinci herf ..3
" ve ya ",{ " - miivafiq olaraq elektron ve ya degik kegiriciliyi; bir ve ya bir nege harl'- legiraedici elementlerin adrnrn
bag herfi; adadi kesr - suratde nomina.l xiisusi miiqavimet,
Om.sm, mexrecde - diffuziya uzunlulu ve hansr qrupa daxil
olmasrm gostorir. Meselen, fAI- 0,7510,5 lac markasr bele
l6
agrqlamr: deqik kegiriciliyina malik germanium, qallium ila
agqarlarub, xiisusi miiqavimati 0,75 Om-sm, difTuziya uzunlu[u 0,5 mrn"len az deyil, I ac qrupuna aiddir.
Monoli.ristallik kiilceler Qoxralski iisulu ile giiyardilir ve
bu zaman rnaya kristalcrfr [ 11] istiqametindo oxdan kanara
grxma t 2c-clan gox olmamaqla istiqametlandirilir. Xiisusi
sifariqle I t0l ve [100] istiqamotle rinde ytineldilmig (istiqametlandinlnip) germanium monokristallanmn da hazrrlanmasr
miimkiindiir.
1.3.2. Silisium
Silisiurn (Si) elementlerin cLdvri sisteminin IV qrup elementidir. Oksigendan sonra tebietda en gox yaytlan elementdir: yer qabrfrnda onun miqdan 26% (knileye gdro) toikil
S edir. Serbest halda tebietde rast gelinmir. Tebietdo yalnrz
S birleqmelor goklinde taprlrr ki, bunlardan en gox yayrlanr siq, lisium ikiol:siddir lSiO).
ri
Temiz SiOr-ni maqneziumla birge giizertmeklo amorf
gekilda serbost silisium almaq mumktindiir.
Silisiurn da germanium kimi almaz tipli krisallik qefesde kristr:llagrr. Kristallik silisium metallik parltltrya malik
tiind boz rengl.i, berk ve kiivrak maddadir, kimyevi cehetden
kifayet qecar otaletlidir. Atom kiitlesi 28,08, otaq temp€raturnuda sr>Jrlr 2,12 .ld kqimr-dir. Qadalan olunmug zolagrmn eni 300 K-do l,l0 eV-a beraberdir.
Turgular silisiuma tesir etmir, qelevilar ise silisumla
giiclii suretde reaksiyaya girir, bu zaman hidrogen grxrr va
silikat turgu sunun duzlan yaramr:
Si + 2KOH + HrO: K?SiO3+ 2H,
Silisunr fhiorid ve azot
olur.
q i, !.1 .EYIT
-tar".- r'.-^'.n( it fT!
.-I Il. - \-l
;:
'1
Miixtelif markah silisium monokrista[larmn
xiisusi
miiqavimeti 0,005-le 250 Om.sm arasrnda olur.
Rusiya istehsah olan silisir.rm materiallan aqalrdakr kirri
igaralenir: binnci herf "K" - silisium; ikinci herf "3" ve ya
",{ " - miivafiq olaraq elektron va ya deqik kt:giriciliyi;
'Jgiincii vo dtirdiincii herfler - ligereedici elementlarin admtn
bag harfi; ededi kesr - suretda nominal xiisusi miiqavimat,
Om.sm, mexrecde qeyri-esas yiikdagryrcrlarrn diflirziya uzunlulunu ve ya onlann yagama miiddetini gdsterir. Meselan,
K3O 7,5/0,1 markast bele agrqlamr: elektron kegiric iliya matik sitisium, fosforla agqarhmb, xiisusi mtiqavimeti 7,5
Om.sm, diffrziya uzunlufu Ct,l mm-den az deyil.
Silisium monokristallan gdyardilen zaman nraya kristalcrq [1] l] istiqametinde ox<lan keinara grxrna :120-den gox
olmamaqla istiqametlendirilir. Xiisusi sifariqle [11.0] ve [00]
istiqametlerinda ydneldilmig (istiqametlendirilrnig) silisium
monokristallanmn da hazrrlanmasr miimkiindiir.
1.3.3. Qallium arsenid
Qallium arsenid (GaAs) AI'I Bv tipli perspektiv materialIardan biridir. Qadalan olunmtrp zolalrnrn eni (1,45 eV) germanium ve silisiumundakrna nozeren daha boyijkdtir. Qallium arsenidin fistiin cahetlerinden biri da elektron v,: degiklerin yiiriikliiytiniin boyiik olmasrdrr.
GaAs kvars ampullarda termiz arsen ve qalliurnun birgo
aridilmesi yolu ile alrrur. Kristal oz-62[ino yaranan fiigeym
iizerinde briyiiyiir. Molekulyar kiitlesi 164,63, arirne temPeraoc-dir. GaAs sfalerit str:kturunda
turu normal geraitde 1237
kristallagrr ve srxh$ 5,4 .10r kq/mr -dir. Qada!;an olunmug
zolagrnrn eni 300 K-da 1,45 eY-a beraberdir.
t8
tipli keqiriciliye malikdir,
yiikdagryrcrlann konsentrasiyast 5 l0r' sm'r, yiiriikliiyii ise
Agqarlanmamtq GaAs elektron
8000 sm'z/(V s)-dir. Qallium arsenidi sinkla agqarladrqda de$ik tipli GaAs yaranrr ki, onda f iikdagrytctlann konsentrasiyasr l0r'-1020 sm-r, deqiklarin yiirtikliiy0 isa 200 sm'?/(V's) olur.
Yiiksek rniiqavirnotli GaAs (10a +l0e Om sm) almaq iigtin
3
qallium an;erridin arintisini demir ve ya xromla 10t' sm konsentrasiyas.rna qedar legira edirler.
Rusiya istehsah qallium arsenid materiallan bele igarelenir: Af3. Af3T, Af,{I ve AffI. "Af " - qallium arsenid;
"3 " ve ".1 " - elektron vo ya 'le$ik tipti kegiricilik; "T " ve
"lI " - asrlar materialt tellur ve ya sinkdir; fl - yartmizoleedici. Daha sc'nra iki reqem elave edilir ki, bunlardan birincisi
esas yiikdagryrctlann nominal konsentrasiyasrm g6stanr,
ikincisi ise, esas yiikdagryrctlann konsentrasiyasrnm onluq tertibinin iistr,inLi (dsrecesini) giistorir. Meselen, AIAU 6- 19.
GaAs monokristallan l2 mm diametrli ktilceler gaklinde
Qoxralski iisulu ve ya istiqamstlonmig kristallagma iisulu ile
almrr.
$ 1.4.
1.4.1-
Xeliteler va onlann hazrrlanmast iisullan
Xaltitalar
Tacriibe gdstarir ki, heq bir temiz elementden kontall
materah kimi istifade etmek miimkiiLn deyil. Qiinki onlardan
bezileri gr:rrnanium ve silisiumda pis hell olur, digerleri yanmkegirici i1a ariyib yaPr$mrr, qeyri-hamar ariyib yaprgma
cebhasi v,:rir ve ya yanmkegiricinin cethinin pis isladrr. Bu
sabebden hal-hazrrda kontakt ma lerial t kimi xalialardon isti'
fads olunur. istifada olunan xeliteleri aqafrdakr asas qruplara
bolmek o(ar: l) aritme iisulu ila p-+kegidi yaratmaq iigiin
t9
yanmkegiriciyo eridelerek yaprgdrnlmaq iigiin n€,zordo tutulan; 2) omik kontaktlar almaq i.igiin igladilen; 3) ayn-ayn aqqarlann diffuziyasrnr heyata kegirmek iigiin istilhda edilarr 4)
cihazm ayn-ayn detallannr birlagdirmak iiqiin ne,zerde tutulan xelitalor.
Germanium cihazlartntn istehsahnda p.n kegidlorini
almaq iigiin esasen agagrdakr xolitol€rdon istifade olunur:
l. ln + (l+291i) Ga
Qaltium xolitonin akseptor xassolorini gfclendirmek
iigiin elave olunur.
2. ln+
lYo Zn
Sink qalliumu evez etmek tigiin gtitiiriiliir, giinki bazi
hallarda qalliumdan istifade etdikde xaliterrin qocalmast
miigahide olunur.
3. In + 35 Arl
- l%o Ga
Qrzrhn elave edilmasi germaniuma eriyib yaprqmanrn
cobhosini yaxgrla$drff
.
4. Pb + 3% Au +|Yo Ga
5. ln + (l+596)Sb + 3% Au + l%o Gzr
Xelitede stibiumun olmast xelitoni nazik z-tip germaniurn qatrna eridib yaprgdrranda onun diffuziyasrna gotirir va
onun orimasinin qarglsrru a1lr. Tam terkibde arinti akseptor
xasselarino malikdir.
6. Pb + (l+4%) As
7. Pb + (l+4%) Sb
8. Sn + (l+4%) Sb
Bu xelitelerden ptip germaniumun iizerinde yeniden
kristallaqmrg (rekristalize olunmuq)
r'tip
oblast yamtmaq
iigiin istifada ohLnur. Qur[ugun asasrnda yaradrlan xeliteler
yiiksek erime temper?turuna malik olsalar da., daha asan va
bir baraberde de,fo61x.1r" olunur. Qalay daha algaq erime
temperaturlu xaljteler verse da, onlar pis vo qeyri-beraber
deformasiya olunur.
9.Pb- s%Bi+3yo Sb + 3% ca
Akseptor tipli x,elitedir. Ona bismutun elave
onuD orimo temperaturunu 210 oC-ye qeder endirir.
edilmasi
Germanium iigiirr asas (baza) xalita aga[rdakrdrr:
10. In -t 40% Sn
indiuma qa.ayrrL elave olunmasr arimo temperaturunu
l7 oC-ye qeder aza.ldr. Bu imkan verir ki, bagqa xolitelerin
kiimeyi ila elekron-deqik kegidi yaradrldrqdan sonra omik
kontakt yaradrlsrn.
1
ll.Pb+t0%Sn
12. Sn + 5% Sb
pb + 5% Sb
14. Pb + 3096 Sn + 5% Sb
13.
Qurlugun germaniumum sethini pis isladrr. ealayrn elave olunmasr islatmanr yaxgrlagdrnr, giinki qalay germaniumun
maye erintide hell olmasrm arttnr, xiisusilo de gox da yiiksak
olmayan temperaturlarda.
Bir srra hallarda xelitenin germanium ve ya silisiumun
sathine eriyib yapl$ma cebhesinin xarakterini yaxgrlagdrrmaq
iigiin xelitenin tarkibine bir nege faiz miqdarrnda yanmkegirici materialm <iziinii elava edirler. Bu balda xalitenin ariyib
yaprgmasr daha yiiksak temperaturda baglayrr.
Silisium giin l<ontakt xelitelerinin segimi daha mehduddur. Xelitele:: iigiin esas kimi ancaq qalay ve qrzrldan isti21
fada olunur. Kegidlar almaq iigiin temi:I aliiminiumdan bagqa
kontakt xalitolori kimi aqafirdakr terkiblarden istifade olunur:
1. Au
+l%
Ga
2. Sn + 0,2o/o P
3. Sn + 5% As + 0,5 Ga.
Sonuncu xalito donor xasselorine rnalikdir. Olava edilen
qallium arsena nisbeten rlaha siiretlo diffuzil'a etdiyindan
ptipli
nazik silisiumun tebaqelarin erinresilrin qargrsr alrrur.
Au +1% Ga xelitesinrlan baqqa, brlza xeliteleri aqalrdakrlar ola biler:
1. Au +1% Sb
2.Sn+1%Ni+1%Sb
Nikelin elave otunmarst silisiumun sothitin isladllmasu
yaxqrlagdrnr, giinki bu zarnan NiSi; Ni.rSi; NirSi tipli silisidler emele gelir. Bu birlagmeler sethdo yzLytlrr vo islatmant
yaxgrlagdrnr.
1.4.2. Xeltitalarin haurlanma
iisullan
oLL bilir. Bu zaman xeliya berk mehlula daxil
osason
tenin legireedici konrponentleri
Xelitelar birfuzah ve goxfazah
ola, ya miisteqil faza geklinde aynla, ya da kimyevi birlegmanin terkibine daxil ola biler. On ya;<gr lLal odur ki, legireedici elava berk mehlula daxil olsun.
Xelitenin bircinsliyini yaxqrlagdrrmaq iigiio
agafrdakr
iisullardan istifade olunur: 1) mexanik.i qangdrrma, xiisusile
de ultrasesle; 2) yiiksek temperatura qeder qrzdrrma; 3) tez
(siiretlo) soyudulma.
Xelitenin ve ondan eridilib yaprqchnlma iigii:: i99i materialm hazrrlanrnasrna aqaftdakr emeliyyatlar daxildir: 1) qixta-
11
nrn hazrrlanmasr; 2) xalitenin hazrrlanmasr; 3) kiilgelerin hazrrlanmasr; 4) tezyiqle iry'enma; 5) igqi materiallann kasilmasi.
Xalitenin iiziiniin hazrrlanmasl zamam aqafrda-lolan nazere almaq lazrmdrr: I ) ayn-ayn l:omponentlerin, meselen,
arsenin zeherli vo ugucu olmasmr; 2) oksidlagmanin miirnkiinliiyiinii; 3) komponentlorin putamn materiah i)e reaksiyaya
gire bilmasini; 4) tez (siiretle) soyudulmanrn zeruriliyini.
Zeherli va ya ugucu komponentlari olan xelitaleri alzr
oridilib yapr gdrnlaraq t,afl anmrp kvars ampullard a hazrlay r 1ar. Qrzdrnlmanr ya miiqavimet sobasrnda, ya da yiiksak tezlikli (450 klls) cerayan vasitosila apanrlar. Yiiksektezlikli
qrzdrnlma xolitanin daha yaxgr qangdrnlmasrnr temin edir.
Ampulu so)'uq su)a batrrmaqla sol,udurlar. Daha yaxgr olar
ki, xelite su iJ.a soyudulan polad qoliba tOkiilsiin; bu zirman
xrrda (nann) dispersli s;truktur ahmr.
$ek.
o
o
o
1.1
Qrzrh ariftnak iigiin pul.a
ve ampul:
1 - kvars ampul; 2 - qrafit puta; 3 qrzrl; 4 - yiiksoktez likli induktor
Qrzrl esasrnda xc,litelerin ahnmasrnrn miieyyan xiisusiyyotlori var. Qlzrl kvars ampulun divarlanna yaprgdrlrndan,
onu qrafitden diizeldihnig putalarda eridirler, putanrn ise apzr
eridilib yaprgdrnima(lla baflanan kvars ampulun iqerisine
yerlegdirirler (gakil 1.1)
Ugucu olmayan, lakin terkibinda havada oksidlegen
komponentlor ola:r xolitalari hidrogen sobasrnda eridirler.
Bele sobanrn sxerni pokil 1.2-de g6starilmigdir. Bu isulun
gatl$mayan cohati ondan ibaretdir
ki, altnan xeliteni tez soy-
utmaq miimktin omur. Xolitanin oksidlegmesinin
qar$rsrnl
almaq iigiin onu soba ile birlikda soyutrnaq lazrm galir, bu ise
xalitenin bircinsliliyini pislaqdirir.
l.*
$ek. L2. [[idrogeu sobasr:
1- qalpaq; 2 - qrzdurcr; 3 - holqevi coro,van qoguculan;4 - ekran;
5 - srxac;6 - kiploqdirici: 7 - careyan qoiucusu; 8 - tcrmociit
Bircinsliliyi yax$rla$drrmaq iigiin xolitonin homogenlegdirilmesi apanlr: 500 +1000 "C temporatLr intervahnda 24
saat vo ya daha artrq miiddat erzinde bigirilir. Ahnmtg xelite
sonrakr teyinatlndan asrh olaraq bu vs lra digor formah polad
qeliblere tokiihir.
Cihazlann istehsahnda iqledilen xalitelar meftil, lent ve
ya kiirecik geklinda ohu.
On gotin emoliyyat kiireciklerin ahnmzLstdtr. 100 mkm-e
qeder diametrli kiirecikler almaq iigiin ' faware" metodundan
istifade olunur. Bu iisul iigiin qurlu 9e1:il 1.3-do gbstorilmiqdir.
24
$ak. 1.3. Fewara lisulu ile
kiiLr-aciklar
haarlmraq iigiin qurBu:
l- indukror; 2 - arimig metal: 3 -kapilyar; 4 - so]ruducu maye; 5 - arqon
buraxnsq iiQiin desik; 6 - vakuum sistemine birte$irmak iigiin degik
Qabda r,akuum yaradrh va metal eridilir. Vakuumda
endilma onu qazsrzla$dr ve oksidlegmekden qoruyr. Sonra
qaba arqon buraxrlaraq kapilyardan kiireciklor sxlhb grxanh
vo onlar scyuducu mayenin (silikon yafrmn) igerisine diigiirKigik diametrli (30 mkm-s qoder) kiireciklor almaq iigiin
nazik folqadan lazrmi diametrli diskler kesilir vo sonra onlan
islatmayan sathde aridirlar (moselen, qrafitin sothindo). Bu
zaman onlar damcr geklino dii5iir.
25
Fesil
2
MATERiALLARTN MExANiKi i$LaNMosi
Berk cisim elektronikasr cihazlannda istifado olunan ya-
nmkeqirici materiallann ekseriyyati (gemranium, silsium,
qallium arsenid ve qallium fosfid) silindrik monokristallik
kiilgeler geklinda ahnrr. Masalan, silisium kiilgalerinin diametri 50 mm, uzunlu[u ise 1000 mm-a qodor ola bilir.
Diskret yanmkegirici cihazlar vo ya iMS hazrrlanarken
baglanlrc material kimi monokristallardan diskla kesilmrp
liivhalardan ve ya onlardan kosilib hazrrlanmrg kvadrat, dairevi ve ya daha miirekkeb formah kristal adlandrrrlan detallardan istifade olunur.
Lrivhelerin vo kristallann qahnhlr terrLiz halda 0,2..:-0,7
mm, kristaln sahasi ise 0,1+30 mm'zola bil.ir.
Ciahzlann istehsahnda mexaniki iglenmenin moqsedi laztml 6lgiiloro, forma, profile ver seth keyfiyyetino malik ilkin
i99i materiallarrn elde edilmesidir. Bu problem kiilcelorin
liivhelere kesilmesi, lovhelerin cilalaDmasr r,e harnarlanmasr,
onlann sethinin milxtelif mexaniki, mexanik-ikinryr>vi ve ya
fiziki isullarla profillegdirilmesi volu ile hall olunur.
Yanmkegiriciler texnologiyasrnda ldvholerin va kristallarrn keyfiyyetine 9ox ciddi tolobler qoyulur ki, trunlardan
agafrdakr lan qeyd etmek olar:
1. Lcivhalarin qahnh[r orta qahnhq 200 nrm olduqda
nominaldan + 3 mkm-don gox forqlenmamelidir.
2. Lovhenin kristalloqrafik miistovisinin y<ineldilmesinin deqiqliyi 30-60'arasrnda olmahdrr, giinki bundan oksidlegdirme, diffuziya, agqarlarrn implantasiyasr ve s. proseslerin
tekrarlanmasr asrhdrr. Bipolyar texnologiyada {11I} miistevisi, metal-dielektrik-yarrmkegirici (MDY) texnololSiyasrnda
ise {100} miistevisi iizre kesilmiq kristallardarr istifada olununr.
3. Ldvhalarin miistavi-paralelliyi talobino g<ira lcivhonin
biitiin diametri boyu miistavidan kenara grxma t I mkm-dan
artrq olmamaltdtr. Ltivhenin dian:etri 80-100 mm-den bciyiiLk
olduqda br,r t,alebin odenilmesi r:ddi getinliklerle iizlegrr.
4. Mexaniki pozuntulu qatln minimuma endirilmasi vo ya
tamamile olmamasr. Bu teleb diffi:zion vo implantasiya
olunmug 7>z-keqidlerinin yerleqme derinliyinin kigil olmasr
ile balhdrr.
5. Sethi:r relyefinin derinlif i + 0,025 mkm-den gox olmamahdrr ki, bu da sothin l4-r:ii sinif tamizliyi telebinden
yiiksekdir.
Monokristallann kristalloqrafik oxlar
istiqametinde yiineldilmesi (istiqameOendirilmesi)
iisullarr
$ 2.1.
Krilceler kristallara iki ciir kesile bilir: istiqamatlandi'
rilmig v a t salqamatlandirilmarrip gekilde.
istiqam.atlandirmo amaliD'ahrun meqsedi kiilcenin hendasi oxu ile verilan kristalloqraJik istiqamot arasrnda uyfunsuzluflu tapmaq. elece do kiilgelerin l<ivhelere istiqamotlendirilmig gokilda kesilmesi zamam istifade edilecak diizaligleri hesablarnaq uqiin lazrmdrr.
Melum oldu$u kimi, monokristallik materiallarda fiziki,
eiektrik va mexaniki xasseler anizotropiyaya malikdir, yani
bu xasselor rnilxtelif /rristalla qraJik mttstoviler va istiqametler 0zro farqlenir. Her bir nriistavide miieyyen miqdarda
atom yerlaqir ve onlann qablaqmasr materiahn elektrofrziki
ve mexaniki xassalerine tesir gtisterir.
Kristalloqrafik oxlan ve onlara perpendikulyar c,[an kristalloqrafik miistevil ei Millcr indeksbn ile igam edirler. Oxlan gostermek iigiin Miller indekslorini kvadrat m6torizeyo alrlfi, nlaselen, [ 11], [ 10], [00] vo s.. uyfun miisevile,ri gtistemrak
iigiin ise Miller indekslsrini kigik miiterizeye alt ar; meselen,
(11 I ), (l l0), (100) va s.
$ek. 2.1. Kubik qefesli kistallar iigiin kristallik miisevilorin
vo istiqametlorin \iorti igarcleri (Miller inate*,len)
Miller indekslerinin mengeyi Sok. 2.l-d€ sade kubik qofes iigiin gosterilmigdir. Baxrlan miistevinin koordinat oxlarrndan kesdiyi pargalan qofos sabitinin vahidlari ile
tilgiirler: x:la; y: ma; z: o4b\rada l, m, n-tam
ededlerdir. Daha sonra ters qiymetleri: It; til .: n't-i an
kigik ortaq moxroco getirir ve mexraci attrlar: onda suretler baxrlan miistevi igijn Mi,ller indekslarini ve'rir.
Oger miistavinin oxla kesigma ndqtosi o>.un monfi
istiqametindadirso, onda miivafiq indeksin tistiina menfi
igarasi qoyulur, meselan, (l T0) miistovisi Lrelo oxunur:
bir, menfi bir, srfir. Kubik qefesli knstallarda (100), (010)
ve (001) miistevileri, eloca do (ll0), (l0t) ve (011)
miisetvileri xassolorina gcira ferqlenmir. yeni onlar ekvi-
valentdir. Ekvivalent mtstaviler ailesini igarelemek iigiin
fiqurlu miiterizeden istifads olunur, meselen, (100), (010),
(001), (T00), (0 l0), {00 l) miisteviler qrupu iigiin {100}
simvolundan (igaresiirden) istifad.e olunur.
Kristalloqrafik istiqama ari kvadrat m<iterize igorisinde indekslarlrr gdsterirler, msselen [11 l]. Ekvivalent
istiqametlerin mocmifunu qlnq mdtorize ile igareleyirler,
mosolan, <111>. Kubik sistemdo eyniadh istiqametler ve
mtstavilor qargrhqh perpendikulvardrr.
Her bir kristalloqrafik miistevide miieyyan
sayda
atom yerlegir, onlanrL qablagma srxh!l monokistaltn elektrofiziki ve mexa.niki xasselerina tesir edir. Yanmkegirici
asasrnda hazrrlanan berk cisim elektronikasl cihazrmn teyinahndan asrl r olaraq miixtelif kri stalloqrafik miistevilarde
istiqametlenmig kristallik kivhelerdan istifado olunur.
$ak. 2.2.
[1 I
l]
ir;tiqanretinde gdyerdilmig ki.ilgoden kesilen
mUxclif kristalloqrafik istqarnatli liivholarin formasr:
a - ( I t l) istqamotli liivholor, , - (1 l0) istqametli tdvhelar,
c - ( 100)
istqamatli liivheler
(l I l) miistavisindo istiqametlendirilmig l<ivheler, demek
olar ki, dairevi fomraya malikdir (1ok. 2.2, a). Kristalda
miistavilarin qarqrhqh verlegmesinine bax:;aq (9ok. 2.2, 6)
g<irerik ki, {ll1} miistevilerinden biri ( Lll) mtisetvisina perpendikulyar olacaq, digeri ise ona nazeren 35'-li bucaq
altrnda yerlegecek. Buna gora de. [111] istiqametinde goyerdilrniq kiilgaden kesilen { 1 I 0} rstiqamatli lovheler diizbucaqh
ve ya ellips formasrnda olacaq. {10()} miistovilari (l1l)
miistevisine nozoron toqriben 55'-li bucaq altrnda yerlegir ve
{ I 10} istiqamotli l6vheler dr: hamgrnin ellips formasmda olacaq
(gek. 2.2, c).
Kiilegeleri kivhalere kesmekden rlabaq onu istiqamef
lendirmok, yeni kiilgenin uc torofinin mrisevisinin verilen
kristalloqrafik miisteviden kenara grxrnasurrn qiymetini ve
istiqameini toyin etmek lazrm ohu. Be,zen kesme, cilalama
ve ya hamarlamadan sonra da l6vhelerin sothinin istiqametlenmasini yoxlamaq zen:rati meydana qrxrr.
KLilgeleri ve lovheleri istiqametlandirmek iigtn iki iisuldan - rentgenoqraJik (difraktometrik vo Lsue) ve optik (iStq
Jiqurlan) iisullardan istifade olunur.
istiqametlondirmenin rentgenoqralik ii,;ulu ona esaslanrr
ki, rentgen tiialannn kristal sethinderr sepilme intensivliyi
her bir sathde atomlann yerlegmesini r srxhlrndan asrlrdrr.
Daha sx yerlerymeye malik (l 1 1) miislavisinden sopilmo do
daha giiclii olacaq. Eyni zamanda, her t,ir rriadde iigiin xarakteristik rentgen giialanmasr miivafi q kristalloqrafi k miistoviden gox daqiq miieyyen bir bucaq altm.da erks olunw. MeseIan, Ge ve Si-da xarakteristik qualanniamn (CuK*) sepilma
bucalr miixtelif miistaviler iigiin aqalrdakr qiyrnetlera malikdir:
(i11) miistevisi iigiin
14'(Ge) 'vo
56' (Si);
(110) miistevisi rigii: 280 56' (Ge) vo 300 12' (Si);
(100) miistevisi iigiiLn: 430 10' (Ge) ve 450 23' (Si).
170
170
Rentgen giialannrrr difraksiyasr hadisesi \rulf-Breqqler
yertinin odenilmesi hahnda miigahide olunur:
2d sin4
:
.,
(1.1)
burada d- mristeviler a:asrndakr ma,safe; d - diigen giia destesi ile kristalloqrafik miistevi arasrndakr bucaq; r - eks olunmamn tertibi; ,i. - Rentgen giialanmasuun dal[a uzunlufl,udur.
Ki.ilgenin rent6ienoqrafik iisulla istiqametle.ndirilmesinin
rniimkiin variantlanndarr biri gekil 2.3 -de gosterilmiqdir.
$ek. 2.3. KiilcerLin rentgen iisulu ile i$tiqamatlandirilmesinin sxerni:
I - renlgen torusu; 2 - kiilce;3 - 5iia qebutedicisi;
4 - aks olunrnug destro; 5 - dii$or dasts
Yanmkegirici matr:riahn uc tarcfi ela kesilir vo cilalamr
ki, onun miistovisi ktilcenin hendesi oxum ciddi perpendikulyar olsun. Sonra kiilgeni rentgenostruktur analizi (tehlili)
qurgusunun o$ya masasrmn iizerino, uc torofi giiaya do[ru
ytrnelderak qoyurlar. Rentgen giialan destesini kiilceye axtanlan miisteviya uyfun olan d sepilme bucalr altrnda y<ineldirler. Diqen giia ile eyni miistavide 20 b:cafir altrnda eks
olunan giiamn qebuledicisi yerlegdirilir. Ktilgonin hendesi
oxu hemginin diigon va eks olunal giialarla bir miistevide
3l
yerlo$miidir.
Uzerinde kiilce yerlagmig masaru gaquli oxa nisbotsn
eyir ve qabul edilon sks olunan giianur maksimal intensivliyine nail olurlar. Sonra iistiinda kiilca olan masanr bu vaziyyetde barkidib, kiilceni oxu etrafinda firladrrlar ve yeniden aks
olunan giialarm maksimal intensivliyino nail olurlar. Aydrndrr
ki, bu o zaman miigahide olunacaq ki, kolhrmatonin yan$rna
(111) miistovisinden eks olunan ;ua diipsiin; bu zaman diigen
ve eks olunan gi.ialar arasrndal:r bucaq l?0 -y,a beraber olacaq.
Kiilcenin yan sothinin yeni vaziyyeti ile onun er.velki veziyyeti
arasrndalo bucaq a, diizelig bucaqlanndan biri olacaq.
Kiilcenin yan sethi (1 ll) kristallc,qrafik miistevisindan
iki qaragrhqh perpendikulyar istiqametda meylli ola bildiyinden, ikinci diizelig buca[r rrrni teyin ehnek lazrmdrr. Buniin
iigiin kiilceni masa iizerinde ele yerl,egdirirler ki, masarun
sethi ile kiilcanin silindr:in tdredeni (yaradam) boyunca
siirtiiliib yastrlanmrg sethi iist-iiste diigl;iin, uc terefin mijstovisi ise masamn sethine perpendikulyar olsun ve kiilcanin
veziyvetinin fikse eden mehdudlagdtncr gergiveye srxrlmrg
olsun. Sonra yeniden masanr iizerinde olan ktilce ile birlikde
firlatmaqla, sepilen giialann intensivliyinin maksiumumunun
taprlmasr prosedurunu takar edir vs ikinr:i di2alig bu ca$r ar-n:
taprlar.
Kiilcelarin rentgenoqrafik istiqametlendirmesi iisulu
yiiksek istiqametlandirme deqiqliyini [t (:l+5),] temin edir;
kiilcani istiqamatlendirmek tigiin lazrm olan vaxt 15+30 deqiqe tegkil edir.
Rentgen avadanhfirntn miirekkebliyi ve giialanmadan
mihafize iigiin xiisusi todbirlerin g<iriilrnesinin zeruriliyi rentgeni iisulu ila istiqametlendirmeni yalerz laboratoriya garaitinda aparmala imkan verir. istehsalatda, sex geraitinde isti-
32
fade etmak iir;iin daha sada va mlrnasib isul optik istiqamatlendirma (i,Stq' Jiqurlan) ijsl|udrtr.
.Optik isliqamatlandirma iisulu dislokasiyalann sotho
grxdrfir yerlorda y'aranan agrndrrma fiqurlanrun forma ve
simmetriya xarakterinin miixtolif oknasrna esaslamr. Bu fiqurlar yanrrkegiricinin sothini xrisusi segilmig selektiv aqrndrncr mahlul.arla igledikde meydana gtxr (bax. g 3.3). Bele ki,
(l l1) miis:evisinda agrndrnlma quyucuqlan iigbucaq oruracaqh tetraqonal piramida gaklindo, (110) miistevisindo romb oturacaqh piramida ve s. geklinde olur. iigrq quyucuqlann divarlarrndan eks olunaraq ekranda miivafiq k6[ge fiqurlan yaradrr (gek. 2.4).
til
Lwt
b)
$ok. 2.4.
q)tik istiqametlondirmodo
c)
igrq giiasmrn silisiumun
miixtalif
kistalloqralik rniistovilarindan eks olunr.rasr halnda ahnan igrq liqurlan:
a (l I l) miisravisindon;, - (l l0) miist€visinden; c - (100) miistovisindan
Hendesi mtistevi verilen indeksli kristalloqrafi k miistaviden kenara grxanda agrndrnlma quyucuqlanmn simrnetriyasr
ve m[ivafiq crlaraq, k6lge fiqurlanmn simmetriyasr pozulur.
Kiilgenin iprq giiasrna nezeren meylini deyihmekle fiqurlann
simmetrikliyine nail olmaq miimkiindiir.
Tecrlbede kiilceler optik iisulla aqa$rdakr kimi istiqametlendirilir. Kiilcenin uc terofinin sethi hsndasi oxl perpendikulyar istiqametde siirhiliir, hamarlanrr ve selektiv agrn-
drrrcrda agrndtnltr. Sonra kiilcenin uc tarafini opllik istiqametlandirma masaslna qoyurLar (;ek- 2'5)'
Menbeden grxan / iglq guast 2 kondensorun'lan keqerek
clayipilen J diafraqmasr ile koltimasiya edilir' 4 giizgiisiindon
qry,,tun gru 5 obyektivi ile fokuslarur ve sonra 6' Tgiizgiileri
vaniimunenin 8 sethinden eks olunaraq 9yanmgoffaf ekana'
ondan da ,/1 giizgiisiine diigiir
Ekrandakr tesviri operator miigahide edir' 6va l0 gijzgn'lari hereket edan masada yerleqdirilir' Bu giizgiilorin vezifesi
qur[ugun hessashfrnl a lrmaq iigiin igrq guasmtl . yolunu
,,rul-uqart. Giizgiiter kiilce ile ekran arasrnda minimal vs
maksimal mesafeni temin eden iki fikse oltrnmul veziyyotda
ola
bilir.
r'igiin
$ek. 2.5- Kiilcenin op(ik istiqametlandirilmasi
istifade olurran qurgunun sxem i
Bu rnasafelerin nisbeti 1:5-e baraberdir: bu, ekranda
derece6lqan gkalamn qiymetinin 15 -den 3'-e qoder dayigmesine tevafiiq edir. Kiilcenin uc toraflrndon alnan iqq fquru
(refleksoq,.am) ekrana diigiir, bu zaman o ekramn merkezine
nozoron i)i.tyan voziyyotde ola biler. Op€rator iistiindo kiilca
olan masanr heraket etdirerek, refleksoqramrn ekamn merkazi ile i.ir;t-iiste diigmesine nail olur ve bu zaman onun iki
qargrhqh perpendikulyar istiqametde bucaq deyiqmosini
qeyd edir.
Qeyd etmek lazrmdr ki, istiqametlendirme bucaqlanntn
teyin olunma deqiqliyi ekranda ahnan igrq fiqurlanmn aydrn
(kaskin) olmasrndan ve demeli, kiilgenin uc tarofinin sathindeki agrn<ltn lma quyucuqlanmn aydLnhgrndan (kaskinliyinden) asrlrrlrr. Belalikle, optik iisulla istiqametlendinlmenin
deqiqliyi selektiv agrndrnlmanrn keyfiyyetindan asrhdr ve
silisium ii<;iin t 3'. germanium r-igiin ise + 15'teskil edir. istiqametlandirilmenin deqiqliyini lazer guah igrq menbeyindan
istifade etmekle daha da artumaq olar.
Optik istiqametlendirilms iisulunun rentgen iisuluna nezeren iistlnliryii qurfunun sade olmasr, igin tez yerine yetrilmesi ve tehliikesizliyindedir.
$ 2.2.
Yarrmkegirici materitrllarln liivhelera
ve kristallara kesilmesi
Yanmkegirici materiallan iki defe kesirler: kiilgeleri
lovhelere vo l6vheleri kristallara. Yanmkegirici sanayesinde
daha gox a;alrdakr kesilma nrivlarinden istifado olunur:
- kiilceleria ltivhelerc ve l6uhelerin kristallan xarici
kasici kona t diskle (almaz vo ya abrazivden istifado edilmekla) kesilmesi;
- ktilcolerin lcivhelere daxili almazlt kasici kenarlt disHe
kasilnesi;
35
kiilceterin va lduhelerin polad lentlorle vtt moftilla abrazi vdan istifade edilmekle kesilmesi;
- ltivhelera ctztqlann gakilmasi (sktayblatna) ve deha
sonra onlann kristallan almaq iigtin xndtnlmast;
- ltivhelerin ultrasesle kasilmesi;
- elektroziya isulu ile kesilme;
- elekton vo lazer ,liasudan istifade edilmek]e kesilma'
Miixtelif kesilme novlerini miiqayisa etmek iigiin bir
sra meyarlar miivcuddur:
- kesilma stireti ile mtioyyon oltnan mehsu'ldarlq;
-
- mexaniki pozulmus qan'n deinliYi;
- faydah matetiahn gtxtmt,'
yanmkegiici materialn tullanhlannn y,Plrna va betpa
olwma-u imkan;
- mixtelif konfiqunsiyah kristalann alntnas imkant'
-
2.2.1.
K
lcalarin liivhalara kasilnosi iisullart
Kiilcelarin liivhelere kosilmasinde tarkibinda almaz
olan disktardan istifada editmakla kosmak daha genig yayrlmltdrr (9akil 2.6).
gok. 2.6. Kiilcanin terkibinde almaz
olan xarici (a) va darili 1D) kesici
kenarlan olan disklerlo kersilmssi:
I
- diskin almazh kenart; 2- disk;
3 - berkidici delikler;
b)
4-
kiilceni
berkitmek iigiin lovhot 4 - kiilca
A'lmazh disk xarici ve ya daxili kenan denecilJerinin orta iilgiileri 20-40 mkm olan almaz qrnntrsr ila tirtiiimiig nazik
polad va ya tompak (misle sinkin erintisi) diskden ibarotdir.
Diskin konanmn alma;rla riniilmssini garjlama (metala istlisti
preslomo) vo ya qalvanik isulla apararaq, almaz daneciklerini gekilen nikel qatrnda borkidirler. Almazh kenann eni
-1,5-2 mm olur, blr diskin hazrrlanmasrna orta hesabla 0,2-0,5
karat almaz tozu ig ledilir.
Xarici kesici kenan olan disklarin qahnh[r 0,1-0,2 mm,
diametri ise 50 nrm-don 9ox olmur. Bele disklarden kigik
diametrli (10 mm-a qoder) kiilgoleri kivhelare vo ya liivholori kristallara kesrnek rigiin istifade edirlar. Xarici kesici kenarh disklerle kos:nanin osas gah$mayan caheti aletin kifayet
qador sort olmamasrdrr: boytik diametri disklorden istifade
etdikde diiyiinmeler baq verir, bu ise kasimin enini b<iyiidiir
ve emal etmenin deqicliyini azaldrr.
Daxili kesici kernrh almazh disklerin daxili degiyinin
diametri 5060 mm, <liskin <iziinrin xarici diametri 100-150
mm, qahnhSr iso 0,1-0,15 mm olur. Bu disklar dezgahrn
qpindelinde gox mrihkom berkidilir ki, bu da praktiki olaraq
doyiinmeleri istisna edir ve diametri 30-60 mm olan kilgeleri
kesmeya imkan verir. Hal-haztrda diametri I l0 mm-e qeder
olan silisium kiilgeler.ini kasmeye imkan veren dezgahlar iglanib hazrlanmrgdrr.
Kasilme bdyiik firlanma siiretlorinda (8000-12000
dtivr/deq) apanlu. Diskin bele bucaq siiretlerinde kesilmenin
xotti siircti 20 m/s-e gata bilmir, bu zaman l<ivhonin qalmIrfrndan asrh olaraq ireli verilme siirati 10-50 mm/deq olur.
Kesme yerini soyutmaq iigiin axar sudan ve ya miirekkeb terkibli xiisusi emulsiyal'rrdan istifado olunur. Bu mayeler eyni
zaman d,a antifriksion maye rolunu oynayr va dezgahlann
yrlrct qablannda zullantrlann yr[rlmasrm asanlagdrnr. Kesilme rejimini dtizgiin segdikde emal olunmug kivhanin serhinin keyfryyeti 7-8-ci sinfe tevafi:q etmalidir. Kesimin eni
diskin qahnhfrndat 2,5-3 dofe biiyiiLk olur, materiahn tullanfi-
lart 40-45Yo tegkil edir. Kesilen l6vhenin diametri ile qahnh[r
arasrnda miinasibat - (250+300): I ta9ki1 edir.
Daxili kesici kenarh aLlmazh diskl:rle kesilmanin gattqmayan cahetlari aga!rdakrlardrr:
- kesilme prosesinde ,qlmaz denec,ikletinin ldvhenin sethina intensiv dinamik tesiri naticesinate qnln mexaniki pozulmug qahn yaranmasr;
- alatio qurulmasnt,o ve avadi'nltgtn sazlanmasnn
mirekkabliyi;
- emal etnenin tamizlik ve deqiqliyinin aletin haztrlanma keyfiyyetinden vo dtizimhiltiyiindon asrlt olmast.
K lgalarin
va livhalafin polad lenllarla abra4iv suspen(gek. 2.7) almaz aletli dezgahlann meydana
ila
kasilmasi
ziya
gxmasindan elweller de istehsalatda tetb;iq olunurdu.
$ek. 2.?. X.iilqalerin
l<ivhalore
polad .eotlarlo abraziv suspenziya ilo kesilmasi:
1- kass-'tin dziilii; 2 - ayrrcr uaqatlar; i -lelrtlar; 4 - ktilca;
5 - kiilconi brrkihnsk iiqiin althq
Qatrnhlr 0,05-0,1 mm, eni ise 5-1. ) mm olan polad lentler termik ipleme kegmig 70C2XA,65f , yEA, Y10A markah
poladdan hazulamr. Har bir kasseto 100 edod lent qoyulur ve
onlar bir-birinden qaltnlt$r kesilen liivhelorin qalnh$ ile
miieyyen olunan araqatlarla aynhr. Ka:;setlarde lentler miihkem dartrhb berkidilir ki, onlar kesme prosesinde oyilmosinlar. Dezgaha yerlegdirilen kasset krilge ile temasa (kontakta)
gotirilir va b61.iik siiratle irelilama-gerilerne herakati (daqiqeda 600-e qeder ikiqat horeket) edir. Kesme zonasrna arasr
kesilmedan abraziv susp,:nziyasr ver;lir. Lentlar abrazivin
38
hissecikleri iigiin apancr sath rolunu oynamaqla yanagr, eyni zamanda onlarla dinamik tesir giisterir. Lenta giistenlan dinamik
tozyiq (7+9). l d NAn'? olur.
Istla kosmanin siiretr almazh drsklare nisbeten ehamiyyetli deraceda aqalrdrr ve 10-15 mn/saat tegkil edir. Bu iisulun esas iistiinliikleri kosimin eninin az (lentin eninden cemi iki
defe b<iyiik) olmasr, me,xaniki pozulrouq qatrn qahnhsmn almaz
diskle kesilmeye nisbeton daha kigik (30 mkm) olrnasrdr. Bu
onunla balhdrr ki, lentla keserken eyni zamanda l<ivhenin kesilen sethlari lentlerin yan sathleri terefinden cilalanr. Sethin keyfiyyeti lentin hereket sr.ireti, lente tezyiq, abrazivin denaciklerinin <i1gi.isii va barkliyi, abraziv srspenziyanm qabllr, emal edilen
materialm xasseleri ile miieyyon olunur. Messlen, silisiumun
kasilme siir-eti gernaniumrm kesilmo silretinden dernek olar ki
iki defa kigikdir.
Bu iisulun gah;mar/an cohofleri stirtiiliib agurma neticesinde
lentlerin igleme (xidmel) miiddetilin kigrk olmasr ve lent qrnldrqda kassete yeni lentin qoyulmasmrn miirakkeblifldir. Bundan
elave, siirtiilme nelices:nda lentin qnlmasr adetan bir noge l<ivhenin de srrub srradan grxmasrna getinb gxanr.
Mefiilla abraziv suspenTiya ila kasilna suhtnun esastnda
eynile lentle kesilme iir;ulundakr prinsip durur. Ferq yalnrz abra7iy daflycsrnm hendesi qumlugrmdadr (gak. 2 8).
$.:k. 2.8. Kiilcerin meftille abziv suspenziya ile kesilmesi:
1-verici makara; 2 - qebuledici
rz
rrakaral 3
- maftil; 4 -
grrgivasi; 5
dayaq
-
makara-kassetloi
6 - maftilin fikse olunmu5 dolaqlm' ,'t - taraz laylcr yiiklat
8 - kiilcani surnaq iigiin ling;
9 berkidici tava; l0 - t$o liivho;
39
II
- yanmkegirici l6vha
lvlaftll (3) verici makaradan
(l)
tizeinde kiilge ve ya
1) yerlegan masanrn 19/ iisttnde yerlegen rolikler
15) vasitesile qobuledici makaraya (2) .veilir. Roliklorin vasitesile maftila irelilame-qayrtma harai<eti venlir. Meftiller
arasrndakr mosafe roliklor(leki yanqlann adldrmrndan asrhdrr,
bu isa tiz ntivbesinda liivhelerin teleb olunan qahnhff ile
miioyyon olunur. Yanqlann sayr adeten 50-70, eyni zamanda
koson meftillerin sayr iso 2i5-40 olur. VIeftili adoten volframdan va ya MB-50 xalitasinden (50% W+50% Mo) hazrrlayrrlar, maftilin diametri 0,1-0,15 mm olur.
Maftillo kesmenin iistiirilnHeri kesrimin eninin lentle kesilma iisulundakrna nisbetrrn daha kiqik olmasr ve meftilin
li>vha (l
bciytik siiretle ( 100-200 m/s) hereket etinosi naticosindo daha
briyiiLk mehsuldarLla malik olmasldrr.
Bu iisulun asas gatl$m^zh[r - mel'tilin qagmasr ve buna
giiro de liivhelarin 619iileri ve hendesi tilgiilerinin pozulmasr
sabebinden b<iyiik diametrli ktlgeiari kesmayin miimkiinsilz
olmasrdu. Meftille kesilmeden osasen ltivheleri kristallara
kesmok iigtn istifade olumrr. Diametri .10-40 mm ve qahntr$r
0,2-0,3 mm olan liivho 0,1 mm diametrl.i mafrille l0-15 daqiqeya kesilir. Kiilgeleri l<ivhelera kesarl:an onlan polad altLqlara ED-5, ED-6 qetranlan osasrnda eproksrd kompaundlarla,
polistirolla va ya abraziv dolduruculu ErF yaprgqanr ile yaprpdrrrrlar. Liivheleri yaprgdrrmaq iigiin rnum, parafin, gellak,
pitsein, qliftal qatranianndan istifada edirler.
2.2.2. fartmkegirici liivhalarin kfistallara skrayblama
iisulu ile kasitmasi
Yanmkegirici liivheleri kristallara skral'bhma v a birbasu
/casrza iisullan ile kesirler.
Skrabyblama (ingilisca "to scribci'- r;rzmaq) senayede
Itivhelari kristallara bolmek iigiin en g,:niq yayrlmrq iisuldur.
Bu tisulun mahiyyeti agalrdakrndan ibaretdir: ewalce kivhanin sathina almaz kesicisi ve ya lazer giiasr vasitasile paralel gtzrqlar (xatlor) gekilir (bu crzrqlann etrafrnda mexaniki
gerginlikler toplanr vo materiaLn mexaniki rniihkemliyini
azaldr), scnra ise lovhe diizbucaqh ve ya kvadrat formah ayn-ayn hisselara briliiniir (gek. 2.9). Q;.ztqlar kesici hissesi iig
ve ya drirdiiz lii kasik piramida gakliuda almaz kasicisi ile gakilir (gek. 2. l0).
$ek. 2.9. Liivhelerin skrayu
lanmasr (a) ve srndnlmasr-nrn
(6) sxemi:
l- lovha; 2 - kesici; 3 - konsol
%
$ok. 2.10. Skrayblama iigiin
alrnaz kesicisi:
a- iimumi pokli; D- kesici hisse;
,l polad hrtqac; 2- alnaz;
-l- kesici tillor
tr
sr
a)
b)
Skrayblarna ilsulunur asas iishinliikleri onun yriksak
mehsuldarh[r va kesimin eninir gox kigik olmasrdrr ki, bu da
materialln itkisini demek olar ki, srfra endirir. Bununla bele,
skayblamantn keyfiyyeti lirvhenin qahnh[rndan vo onun
kristahn tarefinin Slgrisiine nisbetinden, kesiciya diiqen
yiikden, onun kasen tilinin forrnasrndan, kesicinin kivhenin
iizerinde hersket siiretindon, onun kivhsnin sethine nezaren
4l
crzr|trr l6vhe miistavisinda segilmig kristalIoqrafik isliqametlare nezeron veziyyetindatl gticl ii siiretde
asrirdrr. Skrayblama iki qargrh'1h perpendikulyar istiqamotda
apanlrr. Adaien ctzlqlann eni l0-15 mkm, darinliyi ise 5-10
mkm olur.
Skayblamanr ixtisasla5drnlmrq yanmavtomatill tipli qurg- umm-den
larda apanrlar. Qur[ular skrayblanranm addrmmrn Cr,0l
edan
9,99 mm-o qeaerb,Ot mm intervalla deyigmosini tomin
ro'deq
1Z-3
addrmh mtifierrikla techiz olunur. Skayblama siireti
arasrnda deyigdirile bilir. Masanrn enine gedipi 60-80 rnm-dir'
Op"*ioi elle iglame rejiminda quriunu k<ikleyir va liivgrzrgr gekir;
henin i<anannda gox da darin olmayan 2-3 srnaq
daha sonra skrayblama avtomfltik rej imde apanhr' lstehsalat
qeraitinde skraytlama emelilyatrmn mehsuldarhEr lirvhonin
di"m"tri 35-40 mm olduqda orla hesabla saatda 10-12 liivhe
meyl bucaEmdan
,
tagkil edir.
Yanmkegirici liivheye almaz kesicisinin tesir etdiyi mexaniki skrayblamadan ferqdi olaraq, lazet skrayblamasrnda
grzrqlar yanmkeqi rici matenah b<iytk giialanma
(gek. 2- I l)'malik
fokuslanmrq lazer giiastna nezeren harokat
enerjisine
etdiiereken ldvhenin sothindon materialm buxarlarmast ne(50ticesinde yaranr. Bu, liivhenin iizerinde nisbeten derin
qakigik
qader)
100 mkm-e qeder) ve ensiz (lZ5-40 mkm-e
novlarrn (kanalcrqlann) amele galmesine catirib Qtxanr'
M
gok. 2. I l. Yanmkeqirici liiYhslorirl
lazerlo skray bl anmas lnln sxEl;'tl
42
-
Yanrnkegirici materiahn yiiksek temperaturlarda
bag
veran buxarlanmasr zarnant sethda termik gergeinlikler meydana gxrr, eusiz va derin kanalcrq ise mexaniki gerginliklerin
topiayrcrsr (konsentratoru) rolutu oynayr. Ldvheni srndrrarkan
yaranan ntexaniki garginlikler kanalcrqlann dibinde liivhenin
biitiin qahnlrfr boyu yayrlan gatlann yaranmasma gotirir ki,
bunun da raticesinda l6vha ayn -ayn kristallara b<iliinDr.
Lazer skayblamaslnrn iishinliiyti derin kanalcrqlar yarat_
masr ile 1.an.agr onun yiilsok mahsuldarhlrdrr: lazer giiasr yarrmkegirici materiala mexaniki tasir gdstorrnodiyinden, l<ivhe_
larin iggi s:ethinde mikogatlar va qopuqlar emele gelmir ki, bu
da skraybiarna siiretini keskin surotde yiikseltmeye (200 mm/s
qodar ve rlaha artrq) imlan verir.
Lovhalarin kristallara srndrrlmasr rej imleri yanmke girici_
nin berkliyi ile miiayyen olunul bu ise tiz n6vbesindo osason
kristahn sahasindan ve nisbeten az derecede onun qahntfrn_
dan asrlrdtr. Berkliye ltivhenin sethinin veziyyaide tesir edir.
Sethin kimy,evi iglenmasinden sonra borklik kesilme ve ya
cilalanmadan sonrakma nisboton 2-5 dofo artrr. Mexaniki iglanma zainam emele gelan mikrogatlar materiahn berklilni
gticlii si.iratdo azaldtr ye onun skrayblama gurqlarr boyunca
srndmlmasuu asanlagdrnr.
Almaz kesicisi ile ve ya lazerle skrayblamadan sonra l6vhaleri kristallara kivheye eyici moment totbiq etrnekla mexaniki iisulla, eloce de ultasas vo ya istilik zerbesi vasitosile
(qazdrrmaqdan sonra sfirotla soyudulmaqla) b<ilmek olar.
eox
vaxt ldvhalori agalrda g<isterilan miixtelif mexaniki iisullarla
srnduaraq kristallara btiliirler:
- ytmgaq altltq i)zerinde valikle;
- elasak polad altltq zen'nde elastik leatle;
- sfeik ve ya silindrik althq iizerinde elastiki dialiaqma
(membran) vasitesila;
- mii.<tolif aletler tizerinda konsol ayilmesi vasitesile.
43
Valikla stndtnlma (Sek- 2.12)' Laztm olan ayilme gerginliyini yaratmaq va liivheni skayblama ctztql:rn yzro stndrrmaq iigiin liivhenin arxa tarofindon qtvvo lotrliq elmok
lazrmdrr. Bunun iigiin liivbeni (3) grzrqlar iizii aqai4 olmaqla
yum$aq elastiki dayaq (rezin) (4) i:zein,a yerlegdirir vo onurr
ir..ind. kigik tazyiqle ikt qargrhqh PerPendikul'/ar istiqametde polad ve ya rezindan hazrlanmtg r'o diametri 10-20
mm olun vatiki (1) diyirleCirler. Belelikle ltivheni awelca
zolaqlara, sonra ise ayn-ayrl diizbucaqh ve ya kvadrat kristallara Lolii,rlar. Valik skrayblanra istiqametine paral:1 herekat
etmolidir, eks halda slnma ctzrqlar boyu getmeyecek srndrrma
zaman a)rn-ayn kristallann bir-birine nozaron s-itiigmemasi
iigiin adeien onlan iistden nazik elastiki polietilen p'lyonka ve
ya naztk kalrzta (sellofan ve ya kalka) (2) ile iirtiirler'
$ok. 2. 12. Ldvholeriu valikle
stndrnlmastmn srer:ri:
l-valik; 2 - Plyonlta;
3-ltivhe;4-rerzin
(2)
Elastik lentla srndr mu (gek. 2 13)' Bu iisukla tiivheni
(J)
rezin lent (/1 ve yay poladrndan hazrlanan elastiki clayaqrn
uras-a" grzqtur- rezin lente teref olmaqla yerlegdirirler'
if".tif,i aivud t"erinden kegme zamant l<ivhe ey'ilit ve stnrr'
$ak. 2.13. kivholerin
ela-
stiki lende sndtrtlmasutn
sxemi:
I-lentr2-liiYho;
3- dayaq; 4 - lak (yaPrpan)
44
Elastik lentlo srn drnlma prosesi de, valikle srndrnlma
prosesi kimi iki merholelidir: ewelce ltivheni zolaqlara
srn_
drnr, sonra ise 90.gr:virib ayn-ayn kristallara bdliiiler. Zo_
laq ve kristallann bir-birine nezeron siiriigmamasi iigiin liivhelerin i99i olmayan terefina skra;Tblama (ve ya srnirnlmadan) qabaq tezqumyan terkib (4) (lak ve ya yafrgqan) gakilir
ki, o,.kristallan tutub saxlayan nazik plyonka emate jatinr.
Elastiki daya[rn e.yrilil< radiusunu smdrnlan kristallanl- Olgfi_
larinden asrh olaraq dcyigdirirler.
Sferik va ya silindrik alttry aritda smdr ma. Bu
iisulda srndrnlmanr l<ir,heni elastik diafraqma vasitesile sfera_
nm vo ya silindrin sethine srxmaqla yerina yetirirler.
$ek.
2.14-de liivhanin sfera iizerindo s;mdrnlma sxemi gOsterilmigdir. iki nazik elasriki plyonka arasrnda yerlegdiriien l<iv_
heni () gzrqlar agafLya teref olmaqla rezin diafraqma (3;
iizerina yerlaqdirirler. yuxandan liivhaye sferanr (4 (qaba;q
linzanr) qoyur va rezin diafiaqmanrn k<imeyi ile pnevmatik
ve ya hidravlik ri:;iilla ona ltjvheni srxrrlar. Neticeda kivha
derhal ayn-ayrr kristallara pargalanr. Bu iisulun iistiinltyii
onun sadeliyinde ve prosesin yiiksek mahzuldarhla maiik
olmasrndadr (srndrnlnra emeliyyatr cami l_ 1,5 deqiq-a gekir).
Kristallar bir-birine nezaran siiriigmadiyinden, lu'.risut
ytksek keyfiyyeti temrn edir.
$ok. 2.14. Uivhotarin sferik
dayaqda srndtnlmasrmu sxerni:
I - sfera;2 - liivha;
3 - rczin diafi-aqma
45
2. 2.
3. Lbvhalarin kristallara birbasa kosilmasi
ve p rofilla sdi rilm asi iis u llarr
Hal-hazrrda liivhe'lerin kristallara'birbasa kasilmesinda
almaz-abrazivli xarici kesici kenau olan disklorle kesilme
esas yeri tuhr. Bu, ldvhelerin qahnhf'rnrn 0,5-1,0 mm-e-ve. onIann diametrinin 100-150 mm-e qadar artmast ve birbaqa
qedar
baqdan-baqa btiytik siiretle kesmanin ( 150 mm/saata
300 mkm derinliye) miimkiin omast ile ba[Ldr'
Yanmkegirici l6vhalerin kristallara xrici kesici kenan olan
almaz diskla kesilmesinin srcmi ;ek. 2.15-da gdstarikni$ir'
Diski (l) dezgahrn gpindelincle berkidir ve iki terefden
flanslarla (! (tairevi liivholerle) sxrlar. F esme prosesinde
disk biiyiik siiratle ftrlamr ve maye ile (3) soyrdulur' Kesilen
materiah (4) yaprqdrncr rrastika (5) ila dezgayanmkeqirici
-hrn
i'sgi meydangastnda yerleqan althErl (6) barkiir ve diska
yr*rniugdt.ttlut. Mahsuldarhlr artlrmaq iigiin gox .vaxt. bir
iirkd"o yo*, onlarrn destinden istifade r:dirlar, yani dezgahm
gak. 2.I 5. farrnrkegirici lilvhenin
xarici kesit i konarlt almaz diskla
kesilmesi:
l-disk;2-flans; 3 - soYt-tducu
maye; 4 - larrmkeqirici material;
5 - yaprtdtncr n.astika;6 - altllq
qoymaqla bir neq'3 kasici disk berkidirgpindelinda araqatlar
-qahnhfrnr
kesilon kristallann teleb olunan
ier. Araqltlann
olgiilerine gdra segirler.
46
Ukrasas abrazivli $lanmadan (gak. 2.16) rstehsalatda
mtixtalif mtrekkeb formah kristallar kasmak iigiin, eleca de
lcivhe va kristallarrn sorhinl profillasdirmak iigiin istifade
olunur. Bu iglenme nd uii abrazivdan istifade olunmaqla ba[h
diger iglenme tisullan arasrnda en mehsulda.r iisullardan biridir.
2
$ek. 2.16. Ultrasosla islsnnra (emal
etrnek) iigiin qur[unun sxemi:
I - vibrator; 2 - ultras(,s gcr eratoru;
konsenlrator;4 iqarisinda abraziv
3-
suspenziya olan qab; 5 - a.li r:
6
borki-
dilmo liivhesi; 7 -' em,rl olunan yarrmkegirici materialn liivhosi
Gilclii maqnitostril<siya effektine malik materialdatr (gox
vaxt nikelden) ha:zulanan nazik lOvhelerin paketi gaklinde
diizeldilmiq ./ vibratorunun dolafma qida menbeyi olan 2
uhasos generatorunun grxrgrndan gorginlik verilir. Vibratorun roqslorinin amplitudunu artrmaq iigiin qidalanma gergin_
liyinin tezliyi vibrltonrn moxsusi roqslorinin tezliyine beraber ele segilir ki, elektromexaniki rezonas garti 6dansin. Naticade vibratorun r€qslorinin amplitudu l0 mkm-e gara bilmir. Amplitudun bir qeder de artmlmasr vibratorun ucuna
sert berkidilen akustik dal[atrtiirenden (J konsentratoru) isti_
fade edilmssi hesabrna bag verir. Konssalml.tun maxsusi tezliyinin vibraiorun ma:rsusi Gzliyi ile uzlagdrnlmasr iigiin
konsentratorun uzunlu[iu ultrasos reqslerinin dat[a uzunlu[unun yansrna berabrlr olmahdrr (yanrndal[ah konsentrator).
Konsenrratorun agagr ucuna lehimlemekle ve ya yivli
birlegme vasitesile prcsizion (yiiksok deqiqtikli) kimyevi fre_
zerleme, elektrik-qrfrl:rm emal ve ya gtamplama iisulu ile
47
hazrrlanmrq 4alatini barkidirlar. Aletin profili (9ek. 2.17) i9lanmo noticosinda yanmkegirici sotlin ahnmasr teleb olunan
profiline nazoran neqativ olmahdrr. A.latin iglenilen (emal
edilan) ltivha ilo tomasda oldufu yera arasr kesilmodan abraziv suspenziyasr verilir.
$ek. 2.17. Ultrasas iglenmasi iiqr.ir alot:
l- biitiiv; 2- igerisi bo9;3 - iizekti; 4 .brcaq[
Qox da derin olmayan (l-1,5 mm-cr qerler) derinliklerde
iglenma zamam sethin profili kifayet qeder bdyiik deqiqlikde
aletin profi linin tolcarlayr.
Ultrases iglenmesinden sonra sethin keyfiyyeti asas etibarile abrazivin denecikle,rinin iilgiisii ve aletin. reqslerinin
amplitudu ile miiayyen olunur. Abrirzivin hisseciklerinin
olgiisii ve aletin reqslerinin amplitudu kiglk olduqca sethin
keyfiyyeti bir o qeder yiiksek olur. Uc tore,flerin sethlarinin
temizliyi en gox yaylmrg deneciklerin dlgiisii 28 mkm olan
abrazivle iglenmeden sonra 6-7-ci sinif tetnizliyine tevafliq
edir. Profilin yan sothlorinin iglenme keyfiyyeti ise bir qayda
olaruq l-2 sinif agalr olur.
Ultrases iglenmesinin mehsuldarhlir haqqurda tasowiir
yaratmaq iigitur belo bir misal getirmak olar: qalurhlr I mm
olan silisium liivhesinden tilgiileri 5xl mm olan kristallar
kesmek iigiin orta hesabla I ,5-2 deqtqe vaxt sarf olunur, derinliyi 0,2 mm+ qedor olan crzrqlar ise I Ll-15 saniyaye ahmr.
Elektroerozion iSlanmadan son zamanlara qedar ancaq
metallann cmah iigiin istifade edilirdi. Hal-hazrrda ondan yanmkegirici materiallann lovhole,rinin presizion profillaqdirilmesi ve oularrn kristallara kesilmesi iigiin geniq istifade olunur. Elektroerozion iglenmenin bir nege ndvii vardr: a/e*lrik-qr[ttcun 4 etektrik impulsu, elektrik kontaktlt va anodmexanikl
Yanmker;irici cihazqayrrmada yalnz elektrik-qtf, ctmh
iSlonmadan istifade olunur (gek. 2. l8).
gak. 2,18. Elekt k qrlrlcrm itlanmasi:
l-
izoleedici maye;2 - alet;
3 - yarrmlegirici
UsulurL orahiyyeti agafirdakrndan ibaretdir. Anod rolunu
oynayan yarrmkegiri lcivhesini (3) ve katod rolunun oynayan
aleti (.| iqernrrinde dielektrik maye (./) olatr vannaya yerlegdirir ve elektnk reqs konturunun duvresine qogurlar. Elektrod-
Iara impuls garginliyi verildikds katodla anod
arasrnda
qrfrlcrmh bogalma bag verir. Bu bogalmantn siirakliyi (davamiyyoti) C kondensatorunun bogalma diivresinin zaman sabitini deyigmekla tenzimlanir. Adeten onun qiymoti l0L-10-2 s
olur, impuhrsun enerjisi ise 0,1 C-dan 5-6 C-a qeder deyige bilir.
Qr$lcrm bogalmasrnda dalrlmamn (eroziyamn) mexanizmi ondan ibaretdir ki, ion vo elektron sellerinin tesiri alfinda elektrodlann sathinde ele saheler yaranrr ki, orada elekfrodlann se:hi materialm qaynama temperaturuna qeder yiikselir. Qaynama neticesinde materialn erinti damcrlan ve ya
buxarlan poklinde sothdan tullanmasl bag verir. Elektrodlann
49
dielektrik mayeye sahnmasr (ba.hrrlmast) boga[ma enerjisinin
konsentrasiyasrna va slektrik er oziyasrmn artmasrna ktjmak
edir.
Iglanmanin mehsuldarhlr asas etibarile elektrik parametrlori - impulsun enerjisi ve siirekliyi, tezliyi ve rlrdrcrlhq
tezliyi ile mieyyen olunur. Se,thin keyfiyyeti isrr impulsun
enerjisi ite ters miitenasibdir, buna gcire de mehsuLlrrhgr impulsun ardtcrllq tezliyini arhrmaq hesabtna saxladtqlrda enerjisi 0,2-0,5 C olan impulslarla iqlemak lazrm olurMaterialtn sethi elektrik qlgllclm iglenmesinden sonra
eriyib berkimig olur, bu zaman erimonin derinliyi nnterialtn
xarakteristikalan, impulslann ene{isi ve siirekliyi ile miieyyen olunur va genig inten'alda deyige bilir (5 rnkm-den
20-30 mkm-e qeder). Aletin profilinin deqiq tekrarlanmasrnrn doqiqliyi iglanmenin derinliyinden asrhdrr.
Elektroerozion iqlenmenin spesi fik xiisusiyyoti iglenme
prosesinde yanmkegiricinin sothinin karbonlaqmast, yeni
kiimiirle zonginlapmesidir, giirrki tetbiq olunan izoleedici
rnayelerin goxunun terkibinde karbon olur'
Yanmkeqiriciler texnologiyasmda l6h.eleri kristallara
birbaga kesmek iigiin giia ila iqlama usullanndan da istifade
edirlor. Elektron giiastndan miixtalif konfiqurasiyah kristallar
kasmek, baflr profrller almaq ve ifrat nazik kegen (aqrq) delikler agmaq, vakuumda presizion qaynaqlarma iigiin ve diger
iglenme oiivlerinde istifade edirler. $iia ilo iglanmenin iki
niiviinii - elektron piiast ve lazer Siiast ila iSlanmeni ferqlendirirler.
Elektron-Siia islanmasinda vakuumda giiclii ehktrik sahesi ils siiratlandirilmig elektronlar seli dar dests geklinde
fbkuslanrr ve iglenilen sethe yiinaldilir. Elekkonlann kinetik
enerj isi istilik ene{isine gewilir, material 6000-700C K temperatua qadar qrzrr. Fokal lokade enedi giiciin 'n srxltlt
1o'VV.-a" gatan lekenin tilqiisii *10-? sm'7ola bilir' lglenma
deqiqliyi + I mkm olduqda silisiumun elektron giiasr ile kesilme siireti 1-1,5 m/s tegkil edir.
. Elektron-giia iqlenmesinin an miihiim iistiiolii&leri ondadu ki, moh;uldarhq, deqiqlik va iglenmanin keyfi)yati materiahn tabietinden asrlr deyil, hemginin proses yiiksek vakuumda aparridrlrndan iglanmo zamanr kenar girklanmelerin
meydana gxmasr istisna olunrLr.
Hal-hazrrda yanmkegirici cihazlann istehsalmda /aeer
Siiasr ila islenmadan esas etibarila ldvheleri kristallara kesmek iigiin 1-lazer skrayblanmasr), kontaktlar yaratmaq ve kontakt qaynaqlamasr iiqiin, nazik mateialdan miixtelif formah
detallar kesdikdo istifade edirler. Lazerin k<imeyile yerine
yetirilen texnoloji ameliy-vatlann goxu igr$rn qeyri-geffaf
miihitlara istilik tesirlerine esaslantr.
Fokal lekoda giiciin srxhfr l0'] Vt/snf-na gahr, fokal lekenin tliametri ise qiialanmarrtn dalfa uzunlulundan btiyii.Lk
olmur (-l rnkm). $iianrn tesir etdiyi zonada materialtn temperaturu l()000 K-dan gox ola bilar ki, bu da biitiin rnelum materiallann qaynama temperaturundan yiiksekdir.
Vateriahn lazer guasr ila iglenmesinin mtimkiinliiyiinii
miialyen eden asas parametrler materialm optik udulma zolalr ve onun istilik-fiziki xasssleridir (erime ve qaynama
temperaturu, istilik tutumu, islilikkegirmasi).
Lazer iqlenmesinin elektron qua iglenmesindan fistiinliiyii
ondadrr ki, lazer giiasmr istenilen miihitda - vakuumda, tesirsiz qaz miihitinda ve ya havada totbiq etmok olur.
Laz,:rla skrayblama fisulu kenarlan diiz ve temiz olan 9rzrqlar alma$a imkan verir (gek. 2.19). Bundan bagqa, darin
grzrqlar llmaq miimkiin olur, srndrnlmadan sonra yararh kristallann 1:rxrm faizi b<iytik olur, yalmz gzmaq yox, hemginin
mikosxemlari onlann qargrhqh orientasiyaslrr pozmadan tamamile kar;mek miimkiin olur.
5l
+ffi
fi)
b)
$ek. 2.I9. Silisiunr ki',,hesinin
iiaarindeki skraybian,a xetleri
a - almaz kosici ilo alnmtg;
6 - berk cisimli laz:r $iasr ilo
:
altnmtg
A"rB" ve ya ArIBv tipli yarrmkegiricilor kimi kimyevi
cohstdan qeyri-stabil yanmkegirici birlegmelerirr liivhelerini
skrayblamaq irgiin lazer tiiasrmn tetbiqi gox persPektivlidir.
Bele ki, gtiamn lovhenin sethi ile qargrhqh tosir mdddetioin
qrsa (- l0-8 s) olmasl kesme zonastmn yaxlnhElnda yanmkegiricinin strukturunun ve terkibinin deyigmesinirr nliimkiinliiyiinii istisna edir.
$
23. Kesilmip liivhalerin cilalanmasl va hamlrlanmasr
Yanmkegirici cihazlarrn cilalanmast va hanrarlanmasr
emoliyyatlan kesilmedan sonra l<ivhelerin sethinirr mlisteviliyini (diizltiyiinii) ve miistavi-paralel olmasml yaxgrlagdtrmaq, liivhelerin qalmhEml lzrmi 5lgiiye gotilmek, sothin
teleb olunan sinif temizliyini a.lmaq ve s. ii9'iin aparihr.
Cilalanma ve hamarlama abrazivlardon istit'ade olunmaqla apanhr.
2. 3.
1. Abraziv
materiallar
Yanrnkeqiricilerin iglemnasinde (emal olunmar;rnda) esasen aga$rdalo abraziv materiallardan istifado o|unur: almaz
(sintetik va ya tebii), bor katbidi BoC, silisiwn karbidi SiC,
korund a-AlrOr; hamarlama i.llgin - ruom oksidi Ct.Ot , siltsiun dioksid StO, , bezi nadir torpaq elementlerini'n oksid va
karbidleri.
Abraziv materiahn esas xarakteristikasr onun Moos Skalasna giira barklilti v.t Knupp ve ya Brinnel iisulu ile tilgi.iler, mikrobarkliyidir.
Sadalanan materiallar tigiin.Dloos Skalat iizra berklik
aga[rdakr kimidir: almrrz -10; bor karbidi -10; silisium karbidi
-9,5; korund - 9,2; xrorr oksidi -7-8 (silisiumun nisbi berkliyi
7, germaniumun
-
6: qallium arsenidin - 4,5-dir); Knuppa gr)almaz - 101.1O'g, bor karbidi - 4g.l}, ,
re mikroberklik (N/m:):
silisium karbidi - 35.1(le, elektrokomnd -14.10e.
Abrazivin danacillarinin forma va iilgiileri de miihiim
xarakteristikalardandrr. Abrazivin markasrnda materiahn niivii
vo tozun esas fraksiyasrntn daneciklerinin maksimal tilgiisii
gdstarilir.
Materiallar iir;iin agafrdakr igarelar qebul olunmugdur:
,4 - tebii almaz, AC - sintetik almaz, KB - bor karbid.i, I(3 silisium karbidi (vagrl), I{V - silisrium karbidi (qara), 36 elekhokorund (a!1. Maselen, K31t{-14 markasr bele oxunur
(agrlrr): silisium karbidi, ya9rl, esas fraksiya deneciklerinin
maksimal diametri l4 rnkm-dir.
Almaz tozlan iigii n asas fiaksi'ra deneciklerinin iilgiilerinin yuxan va agagr he,dleri gosterili. ACM-3./2 sintetik almaz, osas fraksiya denaciklerinin olgiirsii 3 mkm-le 2 mkm
arasmdadr.
Abraziv mecunlarrn (pastalann) igarelenrnesindo elave
olaraq mecunda abraziv tozun miqdan gdsterilir (l/- normal,
11 - normadan artrq), hemginin esasrn materiah iigiin helledicinin tipi (B - suda trall olunan, O- neft mshsullannda hall
olunan, .BO - suda vo neft mehsullannda hell olunan) ve
konsistensiya (qelizlik derecesi) ( ?'- berk, Q - qatt, M- melhempakilli (mazgakilli) maye) gosrerilir. Mssalen, ACM-3/2
HBM. sintetik almazdirn hazrrlanmlg mecun (pasta), denaciklerin tilgiisii 3 mkmJe 2 mkm arasrnda, normal miqdarda abrazivli, suda hell olunan, melhempekilli (mazqekilti).
2.3.2. Cilalama ve hamarhms
Cilolama omoliyyah zamam l<ivhelor guqun, $ii$o vo ya
lahrndan hazrrlanmrg berk disklerin iizerinde yerlegdinlerek,
deneciklorinin iilgiisii 28 mkm-den 3 mkro-e qeder olan abraziv mikrotoztar ve ya zerreciklerinin dlgiileri 120 mkm-den 5
mkm-a qeder olan almazh cilalama daireleri vasitesile iglsnir
(emal olunur). Cilalama sethdo V 9+.12 r;inif dereceli temizlik almala imkan verir.
Yanmkegirici materiallann cilalanmasr aga[rdakr dtird
sinfe btiliiniir:
- istifada olwan abrazivin haltna 1'vaziyyatine) gcire serbest ve ba!l1 (va yanbalh) abrazi.vle;
- iSlenmentn xaratkteri vo istithde olunan avadanl$tn
konstruksiyasna grire - birtarefli ve ikiterefli;
- islenen sethin keyfiyyetina gtite - ilkin va son;
- kiuhelerin berkid(imesinin ds, una grira - l6vhelerin
alth[a berkidilmasi (yap,rqdrma, optik kontakta oturna, vakuum srxrlmasr) ve ltivhalerin kasset ve separatorlarda serbest yerlegmosi.
Cilalanmamn en gox yayrlmrq nitvii ,liivhanin althfia yaprydlr maqla sarbast abrax,ivle bit.taral:li cialalanmasrdtr
(eek. 2.20).
Xiisusi yaprgqan vasitesile 3 altl [rna yaprgdrnlmrg 4 yanmkegirici materiahn lti.rhelari iizerine .rf dozatorundan fasilesisiz olaraq abraziv susupenziya tiiktilen Scilalama dairesi
ile tamasdadu. Daire firlandrqca iizorinde l<ivheler olan altLqlar da <iz oxlan etrafinda 6 istiqametverici roliklerinde firlanu. Bu zaman kivhaier cilalayrcr kivhenin iizerinde
miirakkeb trayektoriyalar cvlr. Horollot trayektoriyasr ne qader miirekkeb olursa, cilalanma da bjr o qader bircinsli olur.
iglenme zamanr lijvhelere tezyiqi tenzim etmek iigiin kalibrlenmig 2 yiiklerindon istifade olunur.
$ekil 2-2 l. Yanmkegiricinin
sorbast abrazivla cilalanmasl
rnodeli
$ekil 2.20. Serbest abrazivLc bilterefli cilalanmamn sxemi
Sarbest abrazirula oilalamanln mexanizmi a$agldakmdan
ibaretdir (gek. 2.21).
Cilalama dairesi -1 ltivhasine nisbetan hereket etdikde
abrazivin en bdyiik iilgiilii 2 daneciklari onun sothina zarble
\rurularaq konusgokilli -l gatlannr emele gotirir. Owelce prosesdo donociklorin kiitlosinin 7-l0ozi,-i igtirak edir, diger denecikler isa hereketsiz qalr. Todricon biitiin denecikler cilalama dairesi va lirvha araslndakt fozada harekat ederek ve
gewilorok iqa qogulurlar. Prosesde miixtelif <ilgiiLlii denocikler
iqtirak etdiyino gdre r:ilalayrcr dairenin hareketinin tesiri
zorbo-vibrasiya xamktc:ri dagryrr. Clilalama, esas etiban ile
zerbe neticesinde ,;atlann emele gi,lmesi hesabma bag verir.
Konik gatlann kesigmesinde 4 grxartllran yatanr ki, onlar
da l6vhenin sathindan qopu va iglanmiq (5) abraziv susnenziyasr ile birlikde kenarlagdrnhr.
Cilalanma zamir sethdo pozutmut qat yaranrr (gek. 2.22).
d, relyef qahmn ve d, gath qatrn derinliyi abraziv deneciklarinin berkliyi va tilgiilerinden asrhdrr. Empirik yolla taprlmrgdn ki, d,=K,Dva dr:11'p, burada D- abrazivin deneciklarinin orta statistik diamelridir. K, va K, - amsallannrn qiymatleri hatta eyni tip abraziv iigiin iglenme geraitinden griclii asr55
h olub, masalan, silisium iLgiin 0,5-1,5 arasrndadrr. Digar bir
empirik miinasibat - dr4 ,r', gorti kifayet qader stabil miigahide olunur.
$ekil
2.22. Pozutmul qatrn strukturur
d,- relyef qat, dr- q:lh qan,
4- gorgirlikti
qat
$ekil 2.23. Pozulmug qahn qahnh trnrn abn zivin
dena:iklerinin dlgiisiinden asrLhfr
1-3 - g,3nnanium; 4-,5- silsium; I , 4 - ( 100) miistevisi;
2,s-(lll); 3,6- (110)
$ekil 2.23-de germanium vo silisium iigiin pozulmu$ qatrn iimumi qahnhErnm abrazivin deneciklerinin iilgiilerinden
asrhh!r g6sterilmigdir.
Hamarlamau iizarine piy
osasln(la hazrrlanmtg
va de-
nociklorinin iilgiileri 3+25 mkm olan atrraziv pastalar hopdurulmug yumgaq fetr, r,elyur ve ya batist llthqlar iizerinde aparrlar. Alman sothin temizlik sinfi V14 ve d.aha yiiksek olur.
Hamarlama iigiin almaz touru ve pastalarmdan, kubik bor tetridi (elbor), aliiminium oksidi, serium, sirkonium, xrom vo
silisium oksidleri esasmda hazrrlanan pastalardan istifada
olunurHamarlama iigiin almazdan istifade etdikde ltivholerin
sathindo adatan mikoskopik grzrqlardan ibarat bir tor (almaz
fonu) qalrr. Daha yumgaq abrazivlerden (meselen, xrom, sirkonium ve ya silisium oksidlerindon) istifado etdikde prose-
56
sin mehsu.da.rh!r bir qadar azalsa da, daha ytiksak temizlik
sinfine matik soth almaq mi.imkiin olur.
Belalikla, kiilgani istiqametlandirilmig gakilde kesandan
sonra alrnan l<ivhelorin cilalanmasr [9 merhalada apanlr:
1. $ii;e dairade M14 silisium karbidla 6-7-ci sinif seth
temizliyina <1edar ilkin c ilalama ; tamizlenib kenarlagdrnlan
qatrn qahnLfr 50 mkm, kenarlagdrma siirati 1,5 mkm/daq.
2. $tige dairede Ml0 sllisitn karbidle 8-9-cii sinif seth
tamizliyino qeder asas cilalamt; kenarlagdrnlan qattn qahnlrgr 30 mkln, kenarlaqdrrma stireti 1,0 mkm/deq.
3. $iige ve ya xlowinil dairsda, l0-cu sinif seth temizliyina qeder Mi korund ila son cilalama; kanarlagdrnlan qatrn
qalmhfr 20 mkm, kanarlagdrrrlnra siireti 0,17 mkm/deq.
Ldvhelerin almnz tozn ve pastalarr ile hamarlanmasr i*i
marhalada apanl:r'.
1. Ba:ist tizerinde, deneciklerinin iilgrisii 3 mkm olan
AM-3 va AtlM-3 almaz mikrotozlan ile l3-c[ sinif sath
temizliyinrr qader ilkin hamarlamo; kenarlagdrnlan qatln qaItnlt[r 25 mkm, kenarlagdrnlma siirati 0,7-1,0 mkm/deq.
2. Si.ini mexmer iizerinde, deneciklerinin olgiisii I mkm
olan AM- I (.4CM-1) mikotozlan va ya AII - I(ACII-1) pastalan
ile 14-cti sinif sethi temiziiyine qedar soz hamarlama;
kanarlagdrnlan qat - 5 mkm, konarlagdrnlma siirsti - 0,8-1,0
mkm,/deq, pozulmug qatrn qaLnhfr < I mkm.
$ 2.4. Mexaniki
\lenmedan sonra liivhe ve kristallann
keyfiyyatine nezaret iisullarl
Liivh<, ve kristallann keyfiyyeti mexaniki iglanmeden
a g6re qiymatlendiilir: hen-
sonra agafr&rkr esas kriteriyala
dasi fotmanta aknilliyi (qeyri-panllellik, sathin geyimtistovilit'i
(yas
olmamast), ldvbenin eyilmesi); mexaniki
pozulmu, qatn qalntrEl; sothin kela-ktitti iiyu; qalnllg)n
telab olunan gergivede olmast
Lovhelarin defektlerinin esas ntivlari 9eki1
2 24-da
giisterilmiqdir.
Sathlarin qeyri-paraltcli.vi (Sek. 2.24, a) verilarn diametr
dve ya saheda en b<iyiik h,va en kigik i, qahnhqlan arasrndakr farqle mieyyen olunur: Ah=hrhz.
M stovilikdan kanara qtxma (qeyri-m stavilik) 6h - real
profilin (ve ya real sethin) niiqtelerinden yaxrn xetto vo ya
miisteviye qedor olan mesafodir (qek. 2.24, b, c)'
gak. 2.24. L6vholorin dr:fcktlerinin
esas nOvlDri
Ldvhanin ayilmasi f - radial kesikde real profilin ntiqtolerindan yaxrn profilin uy[un tarefine qedor en bc'yik mesafedir (gek. 2.24, d).
Ldvhelarirr ve kristallann formasrnln defekflerine nozareti hem arahq emeliyyatlarda, hem de cihazlarrn sonuncu
iqlenme erneliyyatrndan sonra apanrlar' Mexaniki iglenmenin tamamlaytcr morhelasindo sathi korlamamaq iigiin l<ivholarin defektlerino nazarot toma.sslz optik ve fotoelellrik iisullarla apanlrr.
Mexaniki pozulmus qatrn qalmltfit rentgenoqrnfik ve ya
elekrronoqrafik iisullarla toyin olunur; ardlcll olaraq elektrokimyevi yolla sethden nazik qzrtlar kenarlaqdrrrlaraq, her dafa
sethrn rentgenoqraml (ve ya elektronoqramr) gekilir; bu pro-
ses o vaxta qodar davam etdirilir ki, monokristal iigtn xarakterik olan rentgenoqram (ve ya ,:lekkopoqram) ahnsrn.
Pozulmuq qatrn qahnhlrnm olgiilmesinin bi.itiin metodlan
gox zohmol teleb edir va atrcaq laboratoriya geraitinde, texnoloji pror;esin sazlanmasr morhelosinde tetbiq olunur.
Sathin hala-kiitiirliiyii ya profi linin baza miistavisinden
ferqlenmesinin orta arifrnetik qiymeti .R. va ya mikrokelektitiirliiklsrin hnndiirliil,ti rR. ile dlgiiliir. Bezi hallarda sathin
kela-k<itiirliiyiinii qiyrnetlendirmak iigiin elave parametrler-
den istifade olunur:
R"- - profilin kele-k6tiirliiyiiniin
en
S* - profilin kele-kdtiirliiyiiniin orta addrteprelar iizra kela-ktittirliiyiin orta addrru (gek 2.25).
briyiik hiindr.irliiyii;
mr; S
-
8-14-cii sinif temizliye rnalik sethlera profiloqrafprofilometrlor vasitesile nezaret edirlar ki, onun ig prinsipi
almaz iynanin sath boyunca toxuna-toxuna gezerek sethin
profilitro norrarat etmosi ve alnraz iynenin yerdeyigmelarinin
elektrik siqnallanna gevrilmesiue esaslanrr.
$ak. 2.25. Sothin kalo-kdriirliirilnii xankterizo
edan parametrlonn iilqiilmasina dair
$ok. 2.2:5. t,Ovhanin qa[nhgrnrn olgiilmasi
zam.-nr kontroi ndqtelarin yerlogmesi
59
l3-14-cii sinif tamizliye malik sathlara interferensiya
iisulu ila Linnik interferensiya olgii mikroskoplanmrt k<imeyilo (meselen, M'II-lr.{-4) nozarBt etmok meqsodouyElutdur.
Ldvhenin qaluhrttna nazaral iglenmanin araltq vo tamamlayrcr merhalelerinda, sethin bir neqe niiqtasinde apanlrr
(gek.2.2s).
Finig iglanmeden sonra kristalm sathinin temizliyi 14-cii
sinifden agalr olmamahdlr; grltlar, dereler ve {rxmtrlar olmamalrdrr; qeyri-miistovilik 4 mkm/sm-dan gox ohlamaltdrr;
qalmhfir va diametri nominaldan, uylun olaraq, =1() mkm va
+0,5 mm-den g.ox ferqlenmamolidir'
6,0
Fasil
3
MATERIA.LLARIN soTHiNiN KiMYovi
vo ELI:KTROKIMYAVI i$LONMOSi
. Yanmkegirici r:ihazlann vo inteqral mikrosxemlarin
(iMS) istehsah pro:;esinde p*ktiki ol"Lq t"*rrotoli trittin
biitiin marhelelerinde, niimunelorin knstalioqrafi k istiqame_
lendiril mesindan bar; layaraq, hazt crhazrn sethine korroziy_
aya qar$r miihafizee,Cici drtiiklor gekrlmasina qader kimyevi
proseslarden istifada edilir.
Umumi gekildo himTevi va elektrokimyavi iqlenmenin
tetbiqi ile hall olunan meseteleri dord qrupa biilmek olar:
1.
2.
3.
4.
Sathin temlzlenmesi ve stabillesdtrilmesi.
Seth in prol.il lesdirilmesi
Yanmkegirici mateialn ve ya p_n_kegidin keyfiyye_
tino nazarat.
Yanmkegir icileri n se th ine sta biltesdi ric i, qoruyuc u
va kontakt ,i ikloriniD gakilmesi.
Birinci qrupa sethin oksid tebaqelerinden ve miixtelif
tip kenar girklenmoden tamizlanmesi; mexaniki
pozulmug
qatrn kenarlagdrnkoasr; sethin xarakteristikalanmn nezaret
olunan gekilde deyi;,dirilmesi; hazrr cihazlann xarakteristikalanm idare olunan gakilde deyigmak iigiin p_a-kegidlerinin
agmdrnlmasr daxildir.
iOr"", ,r:la miieyyen qahntrqh mexaniki pozulmug qatr
,.. ,
ya_ kristal almaq iigun materiahn
nezaiet olunan pe_
J9yl".w
kilde kenarlagdrnlmasr sethin lazrm olan relyefinin ,tr*u.,
(kimyevi profilleqdir itme): kiitgeterin l<ivhe
ve krista ara ke_
silmasi aid edile bilor_
Ugiincii qrupa knstallik quruluqun defektlerinin
askar
-.
edilmosi; dislokasiyalann. blok ve ya dane.;tf"ri,
,"lfrrlj._
6l
Paylanmaslnda qeyribircinsliyin, p-lz-kegidlarinin sarhedlerinitr aql<arlanmast ve s.
aiddir.
Diirditncii qrrpz sethin xasselorini <ley(;mak meqsadile
onun iizerine inversion iirtiiklarin (oksicl, fosfat, xromatlar)
gekitmesi, kontakt yaratmaq iigrin metallik qatlarln kimyovi
ve elektrokimyevi gokdiiriilmesi daxildir-
rinin miioyyan olunmasr; agqarlarln
$ 3.1.
Kimyavi allndtrma Prosesirlin }inetikast
Yanmkegiricinin sothinin tomizlonrnasi., onun struktur
vo ya digor defektlerinin agkarlanmasl, materialtn kanarlaqdrrrlmasr ile baflr kimyevi proseslorin goxrL kimyavi ayndtrma
proseslorino aiddir.
Madda ile qargrhqh tesirin xarakterino g610 aqlndrma
hallolmu reaksiyasr olub, bir nege tipe boliinit.
1. Molekulyar hallolma. Bu tip ho[lotnramn l'erqlendirici ceheti ondan ibaretdir ki, maddenin ilkin halda ve mahlulda kimyevi formulu eynidir. Holledicili kanarlagdrrdrqdan
(meselen, buxarlandrrmaqla) sonra hell olturmug maddeni
kimyevi cehatdan deyigmarnig $okildo almaq miimkiindit,
baxmayaraq ki, onda morfoloji dof igiklikler bag vere biler.
Bela reaksiyalara misal olaraq, qandin su,Ja, polistirolun benzolda hell olmasrm giistermok olar.
2. ion hellolmasl. Bu ha.lda maddenrn ilkin hah ve mehluldakr hah eyni olmur. Mohlulda ion kristah kation ve anionlara pargalamr. Onlar solvatasiya iirtiiklen ile ahate olunur ki,
bu da bele mehlullann dayanrqhglnr tomirl edir.
Aydrndrr ki, nezerden l<egirdiyimiz bu iki tip hellolma
hell olunan madde ila hetledici arasrn<la qangrhqh tasirin
olmamasr ila xarakterize olunur.
3. Reaktiv hellolme. Hollolma prose:si hall olunan madde ile helledici arasrnda kirnyevi qarqrhqh tasirle miigayiet
olunur. Bu proses z:rmanl molekulyar ve ya ion hallolmasr
zamanr aynlan istilii<den ehemiyyetli darecade artrq istilik
aynlrr.
Mehlulda kimyevi cehetden sistemin ilkin hahndan farqli mehsullar m<ivcud olur. Helledicini kenarlagdrrdrqdan sonra ahnan madde hern kimyevi, ham morfoloji cohetden ilkin
maddeden ferqli olur. Bu tip hallolmaya misal olaraq ..lehimleme hrrgusu"nuu hazrrlanma reaksiyasrnr gristermek olar:
Zll
6,*r.r+ 2 HCI
(*,;+
ZnClr,*0,,,,+ Hr,*-,
Reaktrv proseslarin kinetikasrnrn daha miifessel nezerdan kegirak.
Agrndrma prosesini, esasen. Deg marhala geklinda .g<istermek olar.
l-ci merhele. .AStndtncmn molekullannn (va ya ion-
lannm) mahlulun hacnindan yanmkegiicinin
sathine
dofiru dasmmasr (9al<. 3.1). Yanmlegirici liivhesinin mehlula
batrnlmasrmn ilk alrnda intensiv reaksiyanrn neticesinde
lcivhenin
$ek. 3.1. Liivhenin sothino dofru
a5rndrncrnrn diffirziya.smrn sxemi :
1- mahlul; 11- yanmkegirici
sethi yaxrnlafilncla agrndrncrmn molekullannrn konsentrasiya_
azalmrg rfqat yaranrr. Bu, agrndrncrnrn konsentrasiyasrnn
qrediyentini qracl, N yaradx ve molekullann yanmkegiricinin
sr
sothina doEru diftuziyva seline { getirir. Miieyyan miiddatden sonra (aqrndrncrnm komponentlerinin mohlulda diffuziya amsalmdan, tizliiliikden, temperaturdan asrh olaraq) tarazhq yaramr: agrndrncrnrn molekullarLmn konsentrasiyasr
mehlulun hecminde ve yanmkegiricinin sethindo berabarle-
eir(il,--N).
Bununla da prosesin I -ci merholasi t,aga gatmrg olur.
2-ci marhela. Yarumkegiricinin sathinda asudtrtcmtn
moleku lyanrun ad,sorbsiyan. Adsorbsiya merhelosinde agrndtncrnrn molekullan yanmkegiricinin salhi ile tomasa (kontakta) girir. Bu tamas ya kimyavi adsorb:;iya (xemosorbsiya),
ya da jiziki adsorbsiyu xarakteii ola bilor.
Birinci halda aqrndrncrnrn molekulla,n ile yanmkegiricinin sethi arasrnda, sathin va adsorbsiya c,lunrnu$ komponentIerin tipindan asrh olaraq, ya miibadile qargrhqh tesir qiiwe1eri, ya da Kulon qargrhqh tesir qiil'veleri movcud olur; ikinci
halda ise aqrndrncrnrn mol.ekullarr yarrmkegirinin sethinde
zaif Van-der-Vaals qiirvoleri hesabrrra trtulub saxlanr.
Miivafi q olaraq, xemosorb at' a zamarrt aktivlegme (feallagma)
enerjisi fiziki adsorbsiyadakma nisbeten (,ox.olur.
3-cii merhele. Prosesinr kinetik merhalasi Bu merheleda adsorbsiya olunmuq agrndrnct molekullan yanmkegirici ile
kimyevi qargrhqh tesire girir: mahlulun hecmidaki atomlarla
yarrmkegiriciain sath atomlan arasrnda kimyevi rabite qrnlrr
ve sonuncular mehlula kegir.
4-cii merhala. Yartmkegiicinin sathindan reaksiya
mahsullanntn desorbsiyast Kinetik marhelede yanmkegiricinin sathinda reaksiyanrn mehsullan yrlrlrr ki, onlar sethle
kimyevi ve ya fiziki cohetdan ba$r ola bilir. Onlarr mahlula
kegirmek iigiin bu rabitolari qrmaq lazlmdlr va desorbsiya
merhelasinin mahiyyeti bundan ibaratdir.
5-ci merhele. Reaksiya mahsullanntn larrmkeQitirrin
sathindan kana asihnlmas, va mohlult kegitilmasi (Sek.
3.2). Yarrm.kegiricinin agrndrncr ile qanqhqlr tesiri neticasinde yanmltegiricin in sathinin yaxrnh[rnda dmasafesinde qargrhqh tesirin mehsullan toplanrr ki, onlarrn mehlulun hecmindoki A'; konsentrasiyasr, onlann yanmkegirici - mehlul
ayrrlla sorhaddinden ly konsentrasiyasurdan ehemiyyetli derecede kigikdir. Mshlulda a$rndtnlma mehsullannm konsentrasiyasrnm qrad- N qradiyenti sebebinden bu mehsullanr
molekullanntn yanmkegiricinin sethinden mehlulun hecmine
yiinelmig d:iffuziya seli 7' yaranrr.
! o-<. 3.2. Agrndrnlma
nehsullannrn liivhenin
sothinden diffuzion
leurrlagdrrlmasr:
/ - nrehlul;
1/- 1'anmkegirici
:ikle, g<iriindiiyii kimi. bittivliikdo afrndlnlma prosesi iki duffiziya, iki sorbsiya vo bir kinetik merholedan ibaratdir ki, bunlardan her biri agrndrrmanln yekun stiretini azalda bilen arrril (faktor) ola biler.
Bir qayda olaraq, sorbsiya proseslori agrndrntnanrn siirotini gox az lallarda mehdudlaqdrnr. Okser hallarda afrndrnlBele
ma
n siirati ya agrndrrrcrnm komponentlarinin vo ya mahlulda reaksiva mahsullanmn diff'uziyasr, ya da sathde kimyevi
reaksiyantn siireti ile mehdudlanrr.
Prosesin hanst merhalasinin - diffirziya ve ya kinetik
merhalesinin - daha yavag getonesinden aslll olaraq, a;rndlrtlmamn naticelari miixtelif oiur.
Oger diffirziya prosesleri daha yavag gedirsa, onda diffruiyanrn siireti agafrdakr kimi teyin oluna biler:
vr xv,-Ad(No-N,)
(3
l)
-4, - baxrlan diffuziya prosesi iigiin xarakterik olan
mfltenasiblik emsah; Nr- agtndrr:tcrntn molekullannrl mehlulun hecminde, diffirziya qatrndan kenarda konserttrasiyast;
N. - yanmkegiricinin mehlulla sarheddi yaxrnhfrnrJa agrndrncr mo lekulyanrun konsentrasiyastdrr.
(3.1) diisturundan g<iriiniir ki, agrndrrrna prosesinin siirati
yanmkegiricinin sothinin xassolerinden asrh deyil. Buna giire
de agrndrnlma prosesi bu halda izotoP, yeni kisralloqrafik
istiqametden asrh olmayaraq gedir.
Aydrndrr ki, agrndrrrlma nrtticesinde seth hatnarlantr.
Aqrndrnlmanrn siirati diffuziya prosesleri ilo idare olunantn
agmdrncrlar hamarlcytct asudrrc ar, agrndrnlma prosesinin
'ozid isa ifiteqral proses zdlanrAprndrncrda diffuziya pros;esinin siiretini azaltmaqla
onun hamarlama xiisusiyyetlarini ehemiyyotli derecode artrmaq olar. Meselon, agrndrncrya qlkollar, qliserin, polispirtler
qatmaqla onun tiziiliiyiiniin artm.lmast hesabtna agmdrnctmn
hamarlayrcr xiisusiyyetlerini xeyli yaxgrla$rmaq miimloindiir.
Temperatumn agapr sahnmast da hsmin effekti venr.
indi isa bagqa hala baxaq. T'utaq ki, diffuziya prosesleri
ela tez gedir ki, onlar agtndmlmanm yekun siirotine h.eg bir
tosir gdstoro bilmir. Tobii ki, bu halda agndrnlma prosesi
kinetik merhelenin nezaroti alttnda gedecek ve onun siirati
burada
-
v" x v-= A-N,expl*AE
t(kT)),
(3.2)
olacaq; burada .'4,0 - sethde geden reaksiyanrn siirot sabiti;
N,- agrndtnor molekullanmn seth yaxrnh$nda kons'enrrasiyasr: lE - reaksiyanm enerji goperi; 7 - temperatu:: ; k Boltsman sabitidir.
66
indi a.qrndrrma siireti bagqa amillerle yanagr sothde geden reaksiyanrn enerji gaparr (baryeri) ila do miieyyan olundu[undan, aqrndrnlma kristahn qablagma slxhll miixtolif otan
miixtolif miistavilari iigiin miixtolif olacaq ve demoli, agrndrttcr anizotrop olacaq. Meselan, almaz tipli yanmkegiriciler
iigiin agrnthnlma siiLretlarinin msbati beledir: v ,r*y > v 1r rq > y
lrrr;.
Ogor sethde defektlar (meselen, dislokasiyalann grxrgr)
varsa, onda bu yerlerda qefirsin enerjisinin arhnasr hesabma
reaksiya, baryeri pozulmamrg sotha nisbetan agalr olur vo
agrnma sii::etinin lokal artmasr bag verir. "Defektli" yer agrlanaraq, crada agrndrnlma fiqun: (guxuru) yaramr ki, onun formasr ld.;honin kristalloqrafik yiinelmesi ila miieyyen olunur.
Bu halda hamar sath almaq miimkiin olmur (gak. 3.3).
Agrndrrma
prosesi
omrn kinetik merholesi
ile idare olunan agrndrncr/.ar dillere nsial aSm-
drrc a4
$akil
3.-1.
Aprndrnlma guxurlannrn flormalarr
agrndrrma prosesinin 6zii isa selektiv
ayndtrma adlamr. (3.2)
ifadesindon grirtindiiyti
kimi, selektiv agrndrnlmanrn xarakteri yalnrz
sethin xiisusiyyetleri ila
miieyyen olunmur, eyni
zamanda temperaturdan
da giiclfl siiretde asrlldrr
Tempentur artdtqca aSndrnctrun selektivtryi azaltr. Bugtire de sath defektlerinin menzeresini aSkar etmek igtin
soyuq ap 'ayrc a a iSlemek lazrmdr.
Yadda saxlamaq lazrmdu ki, zaman kegdikce heta selektiv agrnrirrrcrlar sethi hamarlaqdrmaga gahgrr; o da miihiimdiir
ki, aqrnma baglananda ilk anlarda diffirzion mahdudiyyetler
na
67
mdvcud olmadrfrndan, bttiin a;rndlrlcrlar selektiv illoyir va
aqrndrrmantn snreti (3.2) ifadasi ile miiayyan olunur'
$ 3.2.
Aglndlrrna mexanizmlori
Xarici ceroyan manbeyi olmadrfr halda materiahn niiviinden, aqrndrncrmn terkibindan ve aqtndtnlma qeraitinden asth olaraq, yanmkegiricilerin mahlulda agrndtrthnasmtn ik i
mexanizmini ferqlendirirler: clekfiokimyevi v e kimyavi'
3. 2.
1. A Stnd.rmantn elektr'okimyavi mexanizmi
Elektrokinyavi mexanizm iigiin xamkterik cebet ondan
ibaretdir ki, yarrmkeiricinin sethinda eyni siiretle' iki qoqma
reaksiya gedir: yanmkeqiricinirr anod oksidleqmesi ve oksid
legdiricinin katodda reduksiyasr.
saltelarindo
Qogma anod vo katod reaksiyalan sethin ele
gedir ki, orada bu prosesler energetik cehetd'an daha elaveri;lidir, yeni kristalloqrafik ve 1'a kimyevi bircins olmayan yerlerde, mikrogrxrntr ve mikrogirintilarde, girklerin lol:allagdr!r
yerlarde ve s. "Anodlarla" "katodlat'' arastnda elaqe agrndrnct mehlul vasitesile yarantr. Yanmkeqiricinin iiz-oriino hell
olmasrmn elektrokimyevi mexanizmi daha universal'lrr'
Yanmkegiricinin mehlul-elektrolitde tiziinii neco aparmasrnt nezerden kegirak. Yarrmkegirici ltivheni elektrolite
batrrdrqda onun sethi polyarize' olunur ve onun yaxmlt[tnda
OH - hidroksil qrupunun for:nrllagdrrdr[r menfi yiiklii ikiqat
tebeqe yarantr (gek. 3.4). ikiqat tebeqenin su hissasi (J1
(Helmholms taboqasD yarrmk:giricinin sethr ile' bilavasite
balh ionlar terefinden yaradrlrr. Bu tabeqenin qalqlLlr ionlarn dlgiilan ile miieyyen olunur ve orta hesabla -10 nm-a beraberdir. ikiqat toboqonin dil'f,ziya (2) hissasinde' \Qui ta-
baqasi) ionlar
eda bilir.
r
sboten az
baflrdrr va onlar serbest heraket
,,1 I
-F-<*t
+ e)
2'
+
++
**
+
o
?
"u'
$ek. 3.4. Yanmkeqirici kivheni
elektrolite batrrdrqda y aranan
ikiqat tabaqonin struklrm:
,r- yanmkegirici; 1/- mahlul
Qui tobeqesinrn qaLnL& l-Ielmholte tabeqesinin qahnhfrndan bir nege dofe btiyiik ola bilir. Qui tebaqosindo m<ivcud olan elektrik sahasi ionlann paylanmasrada qeyri-bircinslilik yaratdrlr hakta, diffuziya prosesi neticosindo onlann
konsentrasiyasr berabarlagir. Bu iki prosesin reqabeti naticesinde ionlann tarat| paylanmasr borqerar olur.
Hidroksillorin resiri altmda sath qiitbleqdiyinden (polyarlaqdrlrndan), yanmkegincidaki serbest yiikdaqryrcrlar yiitiin
igaresinden asrh olaraq yanmkegirici-elektrolit aynlma serhaddina ya cezb olunur, ya da ondan italenir. Serheddin yaxrnhlrnda yanrnker;iricide yiikdagtyrcrlannln taraz konsentrasiyasr yaranrr va I hacmi yiik tebaqasi formalagrr. Belelikle,
heterofaza tipli p-n.kegidi yaranrr ki, omrn miisbet hissasi yarrmkegiricide, rnan [i hissesi ise elektrolitin serhadyaru qatmda yerlagmig olur. )Ianmkegiricinin tiz-6ziine hall olmasr proseslari ise hemin yaranmrg kegidde bag verir.
3.2.2.
Agudtrnantn kimyavi mexanizni
Agrndrrmamn kimyevi mcxanizmi hahnda yarrmkegiricinin sethindo ok;idlegme-reduksiya reaksiyalan gedir. Onlar agrndrncr rnolekullanmn soth atomlan ile srrf kimyevi
qar;lllqh tesiri ila alaqadar olub, agrndrncrda yanmkegincinin hall olan l<ompleks goklindaki rezrksi)'a mehsullanmn
amale gelmesino gotirir. Agrndrrma prosesi iimumilikde
kimyevi kinetika qanunlanna tabe olur. Yarrmk:giricinin sethrnin
yiiklanmesi ise bu zaman ehomiyyetli rol oynamrr.
Bu mexanizmin iglamasini gemLaniumun hidrogenperoksid esasrnda agrndrncrda agrndrn:lmasrmn timsaltnda
nazerden kegirek.
Germaniumun bu aqtncltnctda hell olmasr prosesi germaniumun germanium diokside (GeOr) qeder oksidlegmesi
va oksidin mehlula GeOr2- kompleksi qe,klindo kegmesinden
ibaretdir. Eyni zamanda, hidrogen perokr;idir: HrO, suya HrO
reduksiya olunmasr bag verir. Prosesin kinettkastnt agaltdakt
kimi tasvir etmek olar:
Ge +
HzOz
GeO +
HrO
QgQ + HrtJ
-----) GeO2
Qg O, + HrO
-}
H,GeO,
GeOr+ HrO
--+'
----r' 2H** GeOr2oksidleqme, kompleksyaranma ve okGririindiiyii kimi, ->
sidlepdirinin reduksiyalan eyri zamarda sothde oksidlogmereduksiya reaksiyasl getdiyi vaxt bag v erir. Prosesin biitiin
merhelaleri ve proses biittivliikde srrf kimyevi qanunauyfiunluqlara tabe olur.
Diferensial asudrma zamant aqtndtrnia prosesinin yekun siireti esason sethde geden kimyev i reaksiyalann sfiroti
ile miioyyen olunur ki, onlann energetik baryeri yarrmkegiricinin sethinin xasselerindon asrhdrr. Sathde olan istenilen
defekt reaksiya geperinin (baryerinin) azalmasrna ve bununla
da, onun stretinin artmaslna getirir. Defekt, mosol6n, dislokasiyanrn grxrgr daha giiclii "agrmr". Aqrr.ma siireti ise aoizotrop kamiyyet olub, kristalloqrafik istiqamotden asrhdrr ve
buna g<ire de, hor bir kristalloqrafik miis:evi iigiin aqtyndtrma
quyucuqlan sociyyor,,i (xarakteril:) formaya malik olur. Germaniumun sethinin <j rfferensial agradrncrda agrndrnlmasmdrn
sonra sethde alnan aqmdrma quyuculanrun g6riiLnngii gekil 3.5de g<isterilmigdir.
-ltr-H-=if'
a)
$ek. 3.6. Sathe dislokasiyanrn
grxdr[r yerde a5rnma quyucugu-
nun
yaranm
a-sm
rn sxenrl
$ek. 3.5. Diffirnsiai agrndrncrda i9-anmodoo sonra
germanium 16r hasirrin sathinin gtiriiniigl
Kaskin kanarh agrndrrma quyuculanmn yaErnmasr iigiin esas
gert kristalloqrafik defektlerin lokallaqmasr yerinde aprnma
siiretlerinin ro nornal vo y1 tanqensial toplananlanrun nisbetinin
boyiift olmasrdr (Eak. 3.6, a). Quyucuqda a$urmarnD konFastr
pozulmamrg seth bo1.u agtnma siretinin vo normal toplananr
movcud olduqda azat r (gak. 3.6, 6).
Qeyd etmek lazrmdrr ki, selektiv agrndrncrlann terkibinin segimi daha gox emprik xarakter dagryrr. Miieyyen olunmuqdur ki, kristahn nriixtelif sethleri iigiin agrrd:rma siiretlerinin nisbeti agmdrncrnrn tur$u edadi pH-rn qiyrnati i1e ba[hdr.
Meselen, germanrum ilgiiLn hrqulu agrlayrcrlarda (pH < 7) kigik
indeksli sethler iigiin agrndrnma siiratlerinin nisbed (,,q) (,*r>
(rrrl, gele'r'ili agrlayrcrlarda (pH >7) ise yoro)) v(rro)) (rrrr kimidir.
71
Silisium igiin ise pH-rn qiymatin<lsn asrh olmayaraq
normal ardrcrlhq mtgahida olunur: t,11eo1) y(rro)> p'atr).
Anizotrop astndrma zamanr 1'anml:egiricinin sathinde
strukturun ayn-ayn defektleri aqkarlanmrr. I.akin bu halda
miixtelif istiqamatlerda aqrnd.rrma siirotini.n gox farqli olmasr
sabobindon, mtihafizeedici maskalardan istifacle ederek, kigik
aqrndrrma siirati ila xarkleriza olunan miistevilsrlo mehdudlanmtq girintrler almaq miimkiin olur. Agrndrmranln aniziotropiyasmln sebebi kristahn sathinde sorbsiya proseslerinin
anizotropiyasrdrr
Atizotrop aStndrtalann effektlv i1tomasi iigiin onlan
y{;ksek tempenturlara - qaynama tempera,l)runa yaxtn temperaturlaru qodor qtzdtrmaq laztmdr.
Anizotrop agrndrrrcrlann goxu SiOlye nezaron qeyriaktivdir ki, bu da profillagdirilmig girintil,rrin vo ya mezagrxrntrlann agmdrnlmasr zamanr proseslari lokallagdtrmaq iigiin
silisium dioksid maskalanndan istifada etmeyo imkan verir.
$
3.3. Agtndtrlcrlar, onlarrn terkibi va letbiq
xiisusiyyotleri
Yarrmkegiricilerin mayeli aStndrnlm?Lsr ilgiln yanmkegiricinin xasseleri vo totbiq goraitinden asrh olaraq miixtelif
toyinath bir gox agrndrncr terkiblor iglonib hazrrlanmrgdrr.
Her bir agrndrncrnrn tarkibina iki zoruri l,:omponent daxildir:
oksidlagdirici v e oksidin halledicisi (komp'leks.yaradrcl.
OksidlaSdirici kimi minr:ral tur$ular . HIrlOr, H,SO., peroksidlerden - HrOr, NarOr, kompleks drzlardan - KrCrrO,,
KMnOn , NaCIO istifade oluna brler.
Oksidin holledicisi kimi terkibindc haloid olan turgulardan - HF, HCl, hidroksidlerden - KCIH, NaOII ve bezi
diger maddalerdon genig istifade olunur. Tetbiq geraitinden
72
aslh olarrrq su yr oksidlogdirici, ya da kompleksl,aradrcr ro,
lunda iptirail eda bilar.
Osas komponentlerdan bagqa, agrndrncrlann tarkibina
gox vaxt aqrndrrma siiretini tonzim eden maddalar - lavarb
drcrtlar vo ,siiratlandiricilar de daxil edilir.
Yau;tSdrc artn arasrnda en gox karbon tur$ulan ve onlann arasrnda - asetat turlusu daha genig yayrlmrgdrr. Yavagrdrcrnrn iqleme mexanizlni qlsaca olaraq agalrdakr kimi izah
oluna bik;r.
Mehlulda a;lndrncmln biitiin komponentleri dissosiasiya
olunmu$ haldadrr ve onlann yanmkegiricinin sathina nozoron
aktivlik derecesi bilavasite onlann dissosiasiya deracesinden
asrhdrr. Ivlohlulun terkibine karbon turgularrnm daxil edilmesi manlulun orta dielektrik niifuzlululunun azalmasrna vo
netice etibarile, mineral turgulann dissosiasiyasrnrn azalmasrna ve onlann yanmkegiricinin sothi ilo qar$lhqL tesir reaksiyasrrun siiratinin azalmasrna getirir. Belatikle, yavagrdrcrnrn tasir mexanizmi katalitik tabiata malikdir. Maddenin <izii
prosesde iqtirak etmir.
Siirallondiricilar skser hallarda yanmkegiricilerin alave
aktiv oks idlegdiricileri kimi iqloyir ve prosesin yekun aqrlama siiraiini arhrrr. Siiretlendirici kimi aprr halogenlerden
(Brr, Ir), miivafiq turgulardan (HBr, HI) ve ya duzlardan
(KBr, Nrl) istifade olunur. Srandart agrlayrcrlann goxunda
siiretlendirici kimi brom igledilir.
Konkrr:t yarrmkegiricilar rigiin agrndrncrlann terkibini
nezerderr kegirak.
3.3.,!. Germanium
iig
n asmdtnc ar
Gennaniumun sothindo stabil oksid tebeqesinin movcud
olmamasr onun hem qelevi, ham do turgulu miihitda iglenmesini nisbDten sadelegdirir.
73
Hidrogen'peroksid asasmda astndmc ar interlral agtnki' kridrncrlardrrl Oniann yanmkegiriciyo tesiri, demak olar
stalloqrafik miistevinin tipindern aslh .deyil .Altnrn..qeynhamai sath kassetsiz eridilma prosesindo alman niiqtevtgox
kontakt vo orintili strukturlann formalaqdtnlmasr iiglin
serelveriglidir. Agtndtnctlar germaniumda p-n-keqidlerinin
hadleiinin miiayyenla9dirilmesi iigiin yararltd:r'
Terrkibine gore bu agrndrnct sadodir' O' oksidlogdirici
t.i.
olan hi&ogen pJroksidin HrO, 30%Ji mehluludY
rytlidhollerol adtanrrl Peihidrolun terkibine daxil olan su oksidilr
i9layir'
dicisi rolunu oynaytr. Aqrndtnct qrzdrnldrqda
Agrndrrrrlma siirati mehlulda peroksidin konsentrasiyaagrndrnlma
srndan asrhdtr va HrOr-nin miqdarr l4% olduqda
siirati maksimal olur (;ek. 3.7 )' HrOr-nin konsentrasiyaslmn
germasonrakr artrml ile aqrndmrlma siiretinin aqalr diigmesi
ile
niumun sethinde qahn GeO, tobarlesinin emelo galr'nasi
elaqadardr.
v", nm/s
ger$el<. 3.?. Perhidrol a5rndnctda
maniumun agtnma siiretinin rnahlul-
da
II2O2-nin konsentrasiyrsrndan
asr)rlt!t
H2O2, hacmi %
Tarkibine HF daxil olan a;urdnct 2 Ne-li aqrndrrrcr adla+4
nir. Onun terkibi aga[rdakr kirnictir: (l ml H2O2+ lrnl HF
gox
ml HrO). Bu tarkib germaniurnun { 100} sethi iigiin on
igledilen terkibdir.
beledir: (8 q I{aOH +
Qataviaemksid aqndmcrnn tarkibi
to it roizo-ti Hror)' Aqrn<Lncr miixteiif krislatioqrafik
'74
miistavil)rdan materiah nozarr:t edilmekle kenarlagdlrmaq
iigiin elveriglidir.
Hidrogen peroksid asasmda agrlayrcrlar ancaq yenice hazrlandrgr halda stabil iqleyir. Zaman kegdikce hidrogen peroksid gi.iclr.i stiratde pargalantr.
HNI) r HF asasnda a$rndtnctlardan germanium ldvhe
va kristailannrn inteqral hamar sethlerinin ahnmasr iigiin istifada olunur. Bu sistemin esasrnda en gox igledilen agrndrncr
CP-4 olub, bele terkibe malikdir: (25 ml HNOr+ 15 ml HF 15 ml CHTCOOH + 0,3 ml Brr). Agrndrncrnr hazrladrqdan
sonra 30 daqiqo gdzleyirler ki, biitiin komponentler yaxgrca
qan$sm v€r aktivlagsin. Ade,ton agrndrrma miiddeti 60-80
saliye olur.
ul
,/
';t
4r,/
*4.,-r..-..,......
0
?0 40
o,
eto
do
deq
$ak. 3.8 Germaniumun CP-4 agrndrrrcrsrnda hellolma
slrotioin ftorid tuqusunun miqdanndan asrhh$r
$ek. 3.9 Gerrnaniumun CP-4 atr[drncrsruda hellolma
siiratinin mehlulun qarrSdrrrlma siiretinden asrhh[t
$ek- 3.10. Genraniumun CP-4 agtndrrtctstnda hellolma
sitetinin temperaturdan asrLlr!r
Agrndrnlma siiratine aqmdtncrda asas komponentlor olan
HF va HNOr -iin nisbeti (Eek. 3 8), mehlulun qarLgdrnlma
siireti (gek. 3.9) ve temperatr,im (9ek' 3.10) gilctii ttrsir edir
Germanium lovhelerini CP-do harnarlayarken on llaxqt natico
kigik agrlama siiretlerinde aLIrrl ki, buna da ftorid turlusunun
kigik faizleri uyfun olur.
3-3.2. Silisium giin asudutalat
Silisium iigiin agrndtncrlafl n seqimi, silisiumuLu sathinde
stabil SiO, terkibli oksid qatr miivcud oldu[undan, germaniuma nisbeten mehduddur. Brrna gdre de silisiunl iigrin osason qolovi esasrnda ve ya terkibine fliiorid turqusu daxil olan
mehlullar esasmda agtndtncrlardan istifada olunur.
Silisium iigiin qalavili asutdmct kaltum (ve 1ra natrium)
hidroksidin 1%- den 3trlo-e qadar konsentrasiyah me'hluludurAgrndrnct 50- 100 "C temperaturda igleyir, igleme miidd.ati
1 deqiqeden 5 deqiqeYe qederdir.
Silisiumun bu aqmdtnctda :rgtndtnlmasr kimyovi xarakter
dagryr. Bu zaman silisium olcsidlegerak silisiurn dioksido
(SiOr) gevrilir vo daha sonra qalavi miihitda qrzdr.nldrqda su
molekulyar hidrogene qador reduksiya olumr. Silisiumun
qelevini agrndrnctda hellolma siireti materialtn e )ektrikkegiricitiyinin tipinden asrL deyi[.
Bu agrndrncrda iglenmeden sonra sethin relyefi hamar
olmur va onun xarakteri ilkin rnexaniki iglemenin kefyiyya-
tinden asrh olur.
HF-HNOt sistemi asasmdt aSmdtruular. Sil'isirrmun bu
sistem aqtndtncrlarrnda iiz-iiziine hellolmasr agrq-aqkar elektrokimyevi xarakter dagryrr. Bu sistemde maksimal agmdrma
siiretini mehlulun terkibi HNO,: HF:1:1,5 olduqda o[,le etmek
m iimkiindiir (gek. 3.1l).
'7
('
Bazi agrndrncrlara hellolmanrn siiretini azaltmaq va
agrndrrma prosesine, nszaroti asa.nla$dtrmaq iigiin asetet tursu_
su elave edirler.
$ek- 3.1 l. Silisiumun hollolma
siirotinin mehlulda HF:HNO.
nisbalindon asrllllEl
NF-HNOr osash a$tndrncllann iimumi gatl$mayan cahori
ondadlr ki, igle,nmiq sothlardo sethi rekombinasiyanrn siireti
gox btiyiik olub, lC'-12 m./san-ye gatr, bu isa sethin xasselerinin stabil olmasln , tamin etmir.
Silisium iiqiin .t{NOr-HF sistemi asasrn<la esas agrndncr_
lann icmah 3.1 cedvaliade veritmigdir.
Lbdvel
3.
HF-HNO. sisterni asasrnda s:slsium iigiin osas agrndrrrcrlar
Tip
cP-8
CP-4A
:1l
Tert ib, ml
.
I islamo
--l(riil;rsr
I rnriddeti
Totbiq sahosi
t - rimi"dvl lla-".tma
l,7GiHNO! :i, HF 3, Kimyevi hamarlma ve 2-3 deq
CH.CO(:,H-t p-+kegidlarininsahodlar.rnin mLioyyenlagdi_
UNr).
:l, uF
-
rilmesi
Uayt
HNO]
a5rndtncrsr
D"t
aStndtnctst
-
'1,
HF - I
{lll}
mirstovilemin
kirlyevi
HN,lr
-
.I, HF -
cH,.cooH -
E
l,
l5
Biitiin miistavilerin
I
yavag-yavag kimyovi
hamarlanmasr
l6
77
san
hamarlanmast
saatdan
saata
qoder
I
Silisiumum sethinin xassalerirrin stabilliyini tamin etmok
iigiin tarkrbinde natrium buxromat NarCrrO, olan aqtndrncrdan istifade etmek lazmdtr:
(1 ml l%Ji NarCrrO, mehlulu) + (30 ml HNO,) + (20 ml HF)
Mehtulda buxromattn miqdannr deyrqmekle istor giizgii
kimi hamar, isterse de kole-l<6tiir sath alnaq olar. Aglndtnct
ptip silisium ve germaniumu daha b6yiitr siiratle hell etdiyinden, bu agrndrnirdan eiektron-de9ik kegidlerinin sorhaddini
miieyyen etmek iigiin istifade, etmok olar.
3.3.3. Qallium atsenid iigiin astndtnnlar
Qallium arsenid kristallan kesildikcLen sonra seth qatt
(50-80 mkm qalmlrl) zedelenmig otduEundan, onu kenarlagdrmaq lazrm gelir. Adeten bu emeliyyat kimyevi aqmdrnlma
vasitesile apanlr. Qallium arsenid iigiin e'sas kimyevi agrndrncrlann icmalt 3.2 cedvelindr: verilmigdir
Cedvel 3 2
Qallium arsenid iigiin osas a5tndtrtcrlar
-e$ndrnna siroTi
---mmpo.enticr
(otaq temperalu-
mnda)
NaCIO-H,O
t0 96 HCI
t: l0
(hecmi)
l5 mlim
,'saat
zodelerio kenar-
la$rnlmasr
NHoOI'l-rn konsotlrasiyasnnu artItlasl
ile bdYulur
NH4OH-HrOr- HrO
10%
NaOH-HrOr- H.O
30v.
Brr-CHTOH
Sitatti
agrndrrma
l:10:10
Sitatli
(hecmi)
aprndrma
l-5
%
hac'mi
Brr-ntn konser-
Biittin sethlerir
hasiyssrnm artmasr ilo b6yii) iir
ve/va ya siiretli
harnarlanmas
r
Bu agrndrncrlann iqleme pnnsipi materiah oksidlegdirmekle qalliumun ve arsenin hallolunan oksidlarini yaratmaqdan ibaretdir- Prosesin siireti reagentlerin konsentrasiyasndan ve sethin orientasiyasrndan asrhdrr. iglenen sethin cilalanmasrn kimyovi agrndrncrlara. bazi abrazivler qatmaqla
siiretlandirmek olar.
$ 3.4.
Yanmkegirici liivba ve kristallann mayeli
agrndlr masr
Yanmkegirici l'5vhe ve kristallann sethini hem statik
(hereketsiz), hem do durmadan qangdrnlan mehlularda a;mdrrmaq miimkiindiir. Bu halda vacibdir ki, aqrndrncr mohlulu
qaynama temperaturuna qeder qrzdrrrldrqda bele agrndtnlma
prosesinil apanldr[.1 qabrn divarlan agrndrncr ile qargrhqh
tssirde olmasrn.
Oger agrndrnlma temperaturu 150-200 0C-don agalrdrrsa,
ekser hallarda ftoroplastdan hazrrlanmrg qablardan istifade
oluaur. Ogar agrndrrma prosesi 3t)0 oC-den yuxan temperaturlarda aqressiv miihitCa apanlrrsa, onda platinden, pirolitik bor
nitridden, leykosapfirden, pirolitik qrafitden hazrrlanmrg qablardan istifade edihresi daha meqsadauylundur.
Agrlayrcr mehh:lu intensiv qanqdrrmaq iigitr adi perli
kimyevi qangdrncrlarla yanagl, hal-hazuda miiasir yanmkegirici texnologi)taslr.da ultrases cihazlanndan genig istifade
olunur.
Senayede yiiksek mehsuldarhfa malik olan ve l<ivhelarin yaxgr hamarlannrasrm tamin eden kimyevi-dinamik agrrndrrma iisulu geniq tetbiq tapmrgdrr.
Kimyevi-dinarr,ik agrndrrma iigiin qur[unun qurlugu sxematik olaraq gekil 3.12 -da verilmigdir.
79
gok. 3.12. I-ovholarin kimyavi dinamik aSurdrrrlmasr iigiin qur-
funua sxem i
Burada aqrndmctntn yerdeyigmesi o,nunla tamin olunur
ki, Jdiski vasitesila 4ltivhasi 2 ftoroplasl qat,rnda onun oxuna nozoron 450 bucaq altrnda berkidilmiqdir ve diiwlerinin
sayr ravan deyiqdirile bilen y' miiherriki 'vasilasilo firladrlrr.
Miiherrikin firlanma siiratini dayigrnakle ve .l aptndnctsrntn
iizlnlnyiinti segmekle ele geraiti tapmaq olar ki, bu zaman
liivhenin sothino yaxln diffbziya qatrnrn v€, mayenin serhedyam tizlii laminar axm qa.trmn qaltnhcllan beraber ve minimal olsun. Bu halda lovhanin ssthi maksimal siiretle hamarlamr.
Ahnan sethin relyefinin olgiisii 0,2-0,25 mkm olur ki, bu
da V l4 temizlik derocesinin teleblarindon yiiksekdir.
$ 3.5. Sathin
elektrokimyavi a$rndrnlmasr
Kimyavi agrndrrma ile yana;r yanmkegiriciler texnologiyasrnda p-n-kegidlerinin sarhsdlerini agl,:arlamaq, agqarlatrn
paylanmasr profi lini miieyyen etmak, elel(troldmyer.i hamarlama, elektrolitik kesme, kristahn ayn-ayt hisselerinden gox
nazik tebeqelar kesib almaq, qalvanik 6rtiikler gakmek ve s.
iigiin yanmkegiricilarin sathinin elektrokimyevi iglanmesi
genig tetbiq olunur.
80
Elektrolitin yanmkegiricinin sathinda loka asdtnlmost
liszl/arr ciirbeciir ola biler. Oniardan bii de virmal (xayati)
tarad iisr:ludur ki, ondan sethin ince profillegdirilmesi iiLgiin
rstifade olunur (;ek. 3.13).
$okil 3,13. Virtual katoddan istifada oluomaqla sethin
elcktrokimyevi profi ilegdirilmesi iigiin qurfunun sxemi
$akil 3.14. $rrnaqh elektrokimyevi aqrndmnanrn sxemi
Yanmkegirici l<ivhe igerisi elektrolitlo doldurulmug ,4
anod iizeyinin igerisine yerleqdirilir. K katod <izeyi anod
tizeyinden tocrid olunub, onunla igerisinda elektrolit olan vo
vurtual katod rolunu oyuayan borucuq vasitesila elaqelenir.
Belelikle, anod ve katod <izokleri arasrnda qalvanik elaqo
ancaq elektrolit vasitosilo hayata kegirilir. Ogar elektrolitin
xiisusi miiqavimeti yanmkegiricinin xiisusi miiqavimetinden
ehemiyyotli derecedo boyiikdiirse, yanmkegirici yalmz virtual katodun bilvasite yaxrnl$urda hell olur. Katod borucuEunun formasrnr deyigmekle va ya onu verilen proqram iizra
yanmkegiricinin sethi boyunca herekot etdirmekle istanilen
mtirekkel: 1:rofili ve 400 mkm.a qeder derinlikde degikleri
agrndrrmirqla almaq miimkiindiir.
Tranzistor sethi-baryer slrukturlannr alarken emitter ve
kollektor quyucuqlannr agrndurb almaq iigiin Strnaq asndt8l
rrlmast iislundan istifade edirlor (qek. 3.14).
Owelki haldakl
kimi, burada da qalvanik elaqo elektrolit grrnafr
'va:;itesile
yaran1r.
Oger elektrolitin miiqavimoti yarlmkegiricinin miiqavimatine nisbaten b6yiikdiirse, anod hollolmasl zamant eloktrolitin tesirinin ciddi lokallagmasr alde edilir ve o, grrnalrn hidrodinamik tasiri ila giiclonir.
Elektrokimyevi hellolma prosesinin ptozr mdla da lokallagdrmaq mr.imkiindiir (;ek. 3. 1 5). Yanmkegiricinin (i;okilde
rtip) igrqlandrnlmast onun sathnDdo elektron-deqik. ciitiiniin
yanrnmasrna sebeb olur. Degikler yanmkeqiricinin anr hell
olmasr prosesindo igtirak edir ve igrq lekesi oblashntla agtndtnlma siiretini artrnr. igrq lekesinin formasrm doyiqlrre'kle ve
ya fotozondu seth boyu herekot etdirmakle, virtual katod
iisulunda oldu[u kimi, sethi profilleqdirmak olar.
$sk. 3.15. Elekttokimyevi agtndtmrantn iptq zondu
vasitesila lokallaPdrrrlmasr
$ek. 3.16. p-rrkegidindon deqiklerin injeksi.yast zautttnr
elektrokimyevi aSrndtrman:o lokallaSdlnlmastntn sxe:tti
Oger yanmkegirici ltivhenin 1r qahnh[r degiklernn Z,
diffuziya uzunlulundan kigikdirso, onda liivhanin i;rqlandrnlan terefinin eksinda olan toroiin.o gatan fotoyiikda;lyrcrlann
tasiri altrnda kivhonin aks tarefindo de quyucuq agrndrnlma[a baglayacaq. l-akin bu quyucuqun diametri fotozondun
altrnda yaranrn quyucuqdan bir qeder biiyiiLk olacaq ki, bu da
deqik selinin diffuz dafrlmasr ile elaqedardrr.
Hell<,lma prosesinin lokallaqdrrrlmasrmn effektiv [isullanndan biri da p-nkegidinden yiikdagryrcrlann (deqiklarin)
injeksil'asrdu (gek. 3.16). p-+kegidinin (2/ eks terefindeki
sothe gatan degikler yanmkeg:ricinin anod hellolmasr proseslerini stinlullagdrnr. Agrndrnhb aLnmrg quyucufun serhadlorinin aydrnhfr liivhenin qahnh[rnrn azalmast ve elektrolitin
miiqa.r'imotinin artmasr ile artrr. Kigik xflsusi miiqavimete
malik elektrolitlerde (/ kontaktlan vo passiv sethleri kimyavi dayanrqh lakla miihafizo etmek lazrm olur.
$ 3.6.
Buxar-qazh agrndrrma
Yanmkegirici cihazlann ve inteqral mikrosxemlerin istehsalrr.da planar-epitaksial prosesler texnologiyasrnrn inkiga-
fr ile elaqedar olaraq silisirrrr, qallium arsedd, qallium fosfidin ve ,Jiger yanmlegiricilerin buxar-qa7 qansrfimda yiikak
tempuraturlu asndu mast iisrlu getdikce daha genig tetbiq
olunur. Qazda agrndrrma sethin maksimal temizliyine nail
olmala irnkan verir, hom de agmdrmam epitaksiya va oksidleqdirme kimi proseslerle eyni zamanda, liivhaleri havaya
grxarmadan bir reaktorda aparma[a imkan verir.
Reagent kimi adeten halogenlerden - Fr, Clr, Br, , hidrohalogenidlerden - HF, HCI, HBr, HI, hidrogensulfidden HrS, sr"L b,uxarlanndan, freonlardan (CC[,F,-") ve digar aktiv
miihitle,rdon istifade olunur.
Liivholenn sathinin iglenmasini kvars reaktorlarda buxarqaz va ya qaz qangrfirnrn axrnrnda 1121-1523 K temperaturda apanrlar.
83
Sanayeda HCI + H, qaz clangrlrndan istifado olunmaqla
susuz xlorid turgusunda aprndtrma daha geniS tetbiq olunur:
Si +
2HCl -- -2 SiCl, + H,
SiClr-nin diffuziya omsat HCl-un diffrziya ornsahndan
[9 defe kigik oldu[undan, prosesi mohdudlagdrran merhela
reaksiya mehsullanmn liivheo.in sethindon diffuzi<m apanlmasrdrr vo buna gdre de silisiu:mun s€thi yax$r hamarlanu.
Analoji olaraq
Si+2H Br
4-+
SiBrr+ H,
reaksiyasr da gedir. Burada SiBr, ve SiCl-nin diff,.:zya amsallanmn daha da giiclii suretdo forqli olmasr sobobila proses
diffuziyr nazaretine daha gox tabe olur ve setiritL iglenme
keyfryyeti daha 9ox olur, yani seth daha harnar olru'.
Qaz iglenmesi zamam anizotrop agrndrma effl<ti de almaq
olur. Meselen, silisiumu Hz+ :;% HCI qanqrfrnda. 1473 K-de
aqrndrrdrqda {l1l}, {110} va {100} miisteviierinin agrndrnlma siiratlori miivafiq olaraq I,48; 3,0 ve 3,4 mkrru'deq olur.
Prosesin selektivliyi en 9ox -1000 K temperaturda :rlorda iqlenme zamam miigahide olunur. Xlor dislokasiya.larr, qablagdrma defektlerini ve strukturun digar pozulmalarrnr agkarlamala imkan verir.
Qaz agrndrrrlmast iisulun tn qatr$mayan cehetlorinden biri odur ki, proses yiiksak temperaturlarda apanlrr. []u zaman
agqar atomlanmn qaz miihitinden l<ivhsnin hecmirro termik
diffuziya ederek, onu girklendirmesi miimkiindiir. Bundan
bagqa, agrndrrma zamam n6qtevi defektlorin - vakansiyalann,
xiisusile de yiingiil ugucu komlrcnentin alt qefesinde, generasiyasl miimkiindiir-
84
$ 3 7.
ion-plazmah aglndlrma
texnologiyaslnrn inkigafi sethin submikron
- vlikrosxem
iilgiilii
profil elemt:ntlerinin kimyevi piofillegdirme tisulu ile
almmast zeruretini ,Cofurdu. tr,Ialiili ve qazh agirndrnna iisullan
bu meqsedlar tgiin taleb olunan deqiqliyi temin etnir.
lVftiasir yanmkegirici cihazlai iltihsalmda m6vcud olan
iisullann ion-plazntah aqrndrrma ila evez olunmasr ve va bu
iisuldan ananevi iir;ullarla birge istifada olunmasr tenden'sivasr
yaranmrgdrr. "lon-plazmah agrndrnLma.. dedikdo, terkibinda
tesirsiz qazlar va ya feal qazlar olan miihitde ionlann tesiri
altrnda bark cismin sathinden materiahn nezaret olunmaqla
kenarlapdr nlmasr baga dirgiiliir.
. Miiasir texnologiyada istifade olunan ion-plazmah agrn_
dtrma proseslerinin tesnjfafl agafrdakr gekilda
lOsterile biler
(gek. 3.17).
i.,r-pt.aEl, .rEddrl!
*:,
=
1--.\-I R..hrv
b6-rb2nBh
l"u
ax-tu" ror*u*1r"
x*.r y* r*p.,*
$skil 3.17. [on-plaemah
I
ll
bFsnat'
Radit!lh
*ffiqu-
"offiiiEffiiiiagrndrrma proseslerinin
tasnifatr
3.7. I-
iontu ustndrma
Bu prosesde materiaLn sath qanmn keranlagdrnlrnasl prosesinde tasiniz qaz ionlanmn kinetik enerjisinden istifade olunur.
Bezen bu prosesi sathin fiziki toztundnlmasl da adlandrrrlar.
Ionlann alnma iisulu vo niimunelerin yerlegdiyi mtihitden asrh olaraq, ionlu agrndrrma iki nrive aynlrr.
Hacmi-plagnah asrndrna iisulunda ni.irnuneler qaz bogalmasr qurlusunun katodu iizerino yerlegdirilir ve tesirsiz
qaztn plazma oblastrnda olan ionlan ile bombardman edilir.
ion-S ah astndrma iistrlunda niimuneler yiiksek vakuumlu kamerada yerlegdirilir vo muxtar (r:riisteqil) menbeden
ahnan ionlarla bombardman olunur. ionlar fokuslagdtnlmrg
deste qeklinde ahna bilar. Bu halda ionlann hecmi yiikleri
elektonlann injeksiyasr hesabrna kompense oluna biler.
3. 7. 2. ion-kimyavi agndtrma
Burada materialm seth qatrmn karrarlagdrnlmasr iigiin
hem kimyevi altiv qazlann ionlannrn kinetik enerjisinden,
hem de onlann materialtn atom ve ya molekullan ile kimyevi
reaksiyasrnm enerjisinden istifade olunur. ionlann ahnmasr
iisulundan va nilmunelarin ;rerlegdiyi miihitdan asrh olaraq,
ion-kimyevi agrndrnlma iki ciir olur: reakliv ion-plaznah
asndtrma (niimunelar qaz bogalmasr qurfusunun elektrodunun iizarine yerlegdirilir ve kimyevi aktiv pJazmamn ionlan
ile bombardman edilir) vo reaktiv ittn-giioh attndrtms
(niimuneler yii&sek vakuurnlu kamera,la yerlegdirilir ve
muxtar (miistoqil) manbedan ahnan kinryevi aktiv qazlann
ionlan ila bombardman edilir). ionlar ensiz deste gaklinde
fokuslagdrnla bilor ve ya fokur;lagdrnlmadan siitatlandirile biler3.7.3. Plai,ma-kimyevi asmdrrma
Bu prosesdo materiahn soth qatlnln kena agdrnlmasr aktiv qazrn (buxarrn) radikallau vo ionlan ile iqlanilen materiahn atomlan arasmda kimyevi qarprhqL tosir neticesinde bag
verir ve bu zaman ugucu birlogmoler yarairrr.
Niimunelarin yerlegdiyi miihitden asrh olaraq plazmokimyvei agmdrntmam iki ncive ayrrrrlar: plazmalt agndtrma
(burada niimuneler bilavasita kimeyvi aktiv qa.z plazmasrnrn
igerisinda yerlagir) va radikalh astndrma (bu halda niirnunalar vakuum kamerasrrrda yerlagdirilir va kimyevi aktiv qazbogalmasr plazmasurdan degikli metal ekranlar ve ya maqnit ve
elektrik saheleri ile zLynlmrg olur.. agrndrnlma qaz bopalmasr
plazmasrndan gelan neytral kimyavi aktiv atomlar va ya radikallar vasitesile heyata kegirilir).
ionlu (iA), ion-kimyevi (Ka1 ve plazrnokimyevi (pKA)
aqmdrrmarun mayeli .<imyevi aqmd[madan (lr{KA) iistiinliiklarinden an esasr veriLnig mikroqurlug profillarinin konfqurasiyasuun iglenmasi zrman: yiikek ayrdetme qabiliyyetidir. Mayeli
a$mdrrma zamam iglemnenil ayrdetrne qabiliyyati (ve demali,
deqiqliyi) maskarun altrnda agmdrma eflekti ila mehdudlamr.
ion-lu agrndrrma zamanr maskanrn ve iggi materiahn qahnhpr iisulun aytrdelma qabiliyyetine elava tehriflar verir.
ion-kimyevi va plaznta-kimyevi agrndrrmada ayrrdetrna qabiliyyeti ionlu agrnrlrrmaya nisbeten aga[t, lakin hamige mayeli
agrndmlmaya nisbeteo yiiksek olur.
Plazmah agrndrrmada istenilen materiallarrn iglenmasi
zamanr fotorezistiv (FR) vo elektronorezistiv (ER) maskalardan istifada etmok olar, halbuki, mayeli kimyevi agrndrma
zamam kimyevi dayanrqh materiallann (meselen, silisium
nitridin) iglenmesi zrmam kimyovi reagenlerin aqressivliyi
ucbatrndan SiO,, qtzti va ya molibdendan elave maskalar yaratmaq lazlm golir.
Nehayet, bu iisul en miixtelif materiallann (Si, SiOr,
SirN4, Al2Oj Al, r\u le s.) iglenmosi zamsanr eyni ciir yiiksek
naticaler elda etmeyir imkan verir.
ion-plazmah iisullann tatbiqini mehdudlagdrran cehet
miirakkeb texnoloji auadanhqdan j5lifada olunmasrdrr.
ion-plazrnah agm,Crmamn mii:<telif ntivlerinin xarakteristikalan ve rejimlari nin rntqayisasi Csdvel 3.3de verilmigir.
87
.d
ta
tn
:9;
i6';,
1r4
{.yij
P
.G
\)
,i Q P
- =:
r- c c
-r.N
u- a- (5 o.
o.
I
o-,a- o o
6
.-j6i
d
-
I
.E !:
e=Bn
?35
:
Eeit
-l
ES.E ?
I I I
.-r
;.-L
iEqB
o
O
: ;^ !
2
+-!!q;efi i;:s
j
o- o-
S
*l.:l!r:-
S lgE=-=
L
,l --
3
^
E"Eg'iI=H
-qe2E
5 E.:;
l
.1
N
E
I
C-
!'a B --
6
d
3 O ^ c'
c,i .i:= ;
"-P
oo-o
o'-'^o
hNc!;'
r.{ _a o Q
XoEcN:
:ar=
E
o
o
--;q',^6
d
d
!
E
N
o,
o
.ca
:sE :=,;s
€"rE
I j
tr'a:
a
c:.t
a
r:
B
o e
'aq
tr
N
o
o-
E
E
E
'aE
- oci.,^io
>c
tr
I
o
-S,
=
d
dd'r@:
:o*y,
3
E': E E
*€EN
E {iE;
t"<;E;a
e.ifiE"
A',1
E
S
ia
=
q.Ei E 9:E
q.
!6E,a..Ei==E:;tS
c tr:=r -o
o v FE e35i
A:e
s a F! E.)
E6hi!
==:i
O,j" X < < ,; : E
88
CYg
E:
Mikoelektron cihazlann miiasir texnologryasrnda ionplazmah aprndrnlma proseslorinden iqgi materiallann sethinr
fokuslanrrtg ion giiasrnm proqramlagdrnlmtg hereketi zamanr
miixtelif maskalardan istifade etmakle va ya onlarslz, profillegdirilmr:si iigiin; agrndrrma amoliyyatlan apanldlqdan sonra
fotorezistiy maskalan kenarlagdrrmaq iigiin; materiallann sathini iizvi vo qeyn-i.izvii girklenmelerden temizlamek ve s. iigiin
istifade oluna bihr.
$ 3.8. Sethin tamizlenmasi
tsullan
Yanmkegirici kivho ve kistallann sethinin ternizlenmesi
cihaz ve ya mikrosxemrn haztrlanma texnologiyasrmn vacib
merholelorinden biridir. Temizlanmanin tipi ve iisulu sathin
girklanmr>sinin xarakterinden rrsrhdu, girklenmenin iiziinii ise
bir nege nove biilmok olar.
1. Fiziki girklenmalar. Bu girklerin 6lgiisii I mkmJa
100 mknr a.rasrndadrr, va onlar sethle zoif fiziki adsorbsiya
qtiwelan ile balhdrr (abraziv hissegikler, fotorezistin qahqlarr, miixr-elif iizvi girkler ve s.).
Qq,ri-iizvi fiziki girklerin tamizlanmesi heg bir getinlik
tiiratmir. Uavi girklar ise tennik iglenma zamant (meselen,
diffuziya ve ya epitaksiya prosesinda) pargalana bilar vo
sethda karbon meydana grxa bilar. Bunlar ise aktiv defektyaranma morkezi rolunu oynal'a biler.
Uzvi girkter polyar ve qeyri-polyar (neytnl) olaraq iki
yere boliiniiLr.
Polyar girklar - piy. ziilallar, piyli turgular, sethi-feal
maddelerin qalqlan ve sairedir. Polyar maddalarin molekulIan biiyiik dipol momentina ma)ik oldufiundan, onlar bir qayda olaraq, sathde yrinalmig olur. Bele molekullann ydnelmesi
onlann sathda qabla$masrmn srxhErmn boyiimatine va girklenrnig sahesinin kigilmasino gatirir.
Qeyri-polyar girklar - mireral yaflar, parafirrlar, bitumun
qahqlan, vazelin ve sairedir. Bu molekullar iigiin dipol nromenti biiyiik olmadr!rndan, bubtiyii& sahalori iirto bilir.
2. Kimyevi girklanmeler: Kimyevi girklar seihle xemosorbsiya (kimyevi adsorbsiya) qriwaleri ilo baflrdu . Kimyevi
girklerin agaffdakr n<ivleri vardr. Depletiv ve kun,,tlyativ adsorhsiyau ferqlendirirler. OrLlar mtvafiq olaraq soth qatrun
ytik dagryrcrlan ile yoxsullasmasna ve ya x,anginlasmasina go-
tirir.
ion girkbri -
onlar sethdo adsorbsiya olunaraq sethde
yiikdaglyrcrlann slxllfmr azald.dar. Osas girk kahonlan - Na',
K*, Ca2*, Mg'-', t '-, Fe2* ve s., anionlan isa - Ct, F-, P-So4'?-,
Co.2-- dir.
Atom girklai - sethdo adsorbsiya olunaraq, sathi yiikdagryrcrlarla zenginla$dirirlar. Bunlardan en arzu olunmayanlan
Cu, Ag, Au ve sairedir. Kimyavi girklare hemcinin oksid,
nitnd ve ya sulfid tebeqelain:n qahqlan da aiddir.
Kimyevi girklere hemginin oksid, nitrid ve su)fid plyonkalanmn qahqlan da aiddir.
L6vhelenn iizerindaki tozgekilli hisseciklari sincab
tiikiinden hazrrlanan frrga i1o, bezsn de azot va ya arqon grrnafr ile iifiirmekle kenarlagdrrrlar.
Uzvi girkleri temizlemok iigiin iizvi helledicilorde ve ya
onlann buxarlarmda yuyulmadan istifade edirler. Owalce
qeyri-polyar girklari qeyri-polyar ve ya zeifpolyar halledicilerde - benzolda, toluolda, karbon tetraxloridde, bezi freonlarda yuyurlar. Daha sonra iso polyar girklori spirtde, ketonlarda (asetonda), trixloeiilenda ve s. yuy'urlar.
L6vh,:1erin sothini temizlemek iigiin miixtelif iisullar
mtivcuddur: reaktivo batlnlma, reaktiyin axrmnda yuyulma,
qaynatma, buxarlarda, tozlandrnlmrg reaktivda iglenme, ldvhanin sentrifuqada firladrhlmasr ile eyni zamanda reaktivle suvanlmasr, ultrasesdon istifade olunmaqla yuyulma, ion-plazmah
emal va s.
Tamizleme iisulunun segilmesi temizlenecek girklenmelerin ntirtrndan asrhdr. Qirklerunenin n6vleri ve onlann kenarlagdnl:oasr iisullan Cedvel 3.4-de verilmigdir.
Cadval 3.4
Qirk enmanin n6vlari va onlann tamizlanmasi i.isullan
Tomizlenme iisullan
Cirklanmo n naivlori
Iuexaniki kaDarlatdlrma, tgsirsiz qaz tlr[aEr iLa iifrrma, ultras€sle qao#r.maqla
helledilme
ion
Kompleks emele gstiron prcparallar vo
sethi-feal maddelerdon isltfado olulmaqla
suda yuyulma, tursularde islenma, plezntada tosirsiz qez iorlan ilo bombardman
etma
Uzv i
Qrzdrilmrl dzvi holledicida
ultrasosls
yuylma, iizvi halledicido qaynadrlma, ionplazmr iglanmasi
IUiirakk€'b k imyovi (polimer
matcriallaan qalrqlan, oksidlar, sulfi,llor, nitridlar)
Tur;ularla agmdrnlma, metaoolda yuyulma
Adsorbsiya olunrnul buxaJlar
va qazlar
ionlarla bombardman edilme. vakuumda
tablarna (biqirme), qazda atmdrrma, turtularda itlenme
9L
Ltivholerin sethinin, elaca de bazr cihazlarn en effektiv
temizlenme iisulu onlann xiisusi vannalarda ultrasosla (US)
iglenmesidir- Bu ilsul cihazrlr detal ve ya qovgalr;rr onlaln
gox ensiz yanq vo kanallannrl diigmiig hellolunmz.l,an girrlenmelarden temizlemek iigih istifade oluna bilacak yegane
iisuldur. Ulhasesle temizleme qurfusunun sxemi qel<. 3.18-de
gcisterilmigdir. Onun esas hiss,aleri ultrases generahrru (l), iq
prinsipi maqnitostriksiya hadisesine esaslanan elektromexaniki vibrator (2) ve vibratorla bilavasite ballt olan ve igorisi
su ile dolu vanaadan (3) ibaratdir. Bu vannaya igorisinda helledici ve temizlenecek l<ivho (4) vo ya detal olan qab (5) yer-
legdirilir.
$ek.3.18. Ultrasoslo
tomizle mak
ii90n qur$unun sxemi:
I - ultrases reqskrrinin glrreratoru;
- elekEomexaniki villra.or;
3 - igerisine su dolun-Jmu5 vanna;
,{ - tomizlonocok liivhelrr ve ya
2
,letallar; 5 - qab
Suyun mexaniki vibrasiyalarr hellediciye ve kjvhalere
ve ya detallara dtiiriiliir. Bu zaman vibrasiyamn losiri altrnda
he edici qanqdrrrlrr ve belelikla girklerin helloln:ast siiratlenir. Bundan bagqa, vibrasiyarun zorbe tasiri ila ltivhelarin
sethinden miixtelif materiallann hallolunmayan hissecikleri
de kenarlagdrnlrr. Temizlenmonin effektivliyi US-roqslerinin
tezliyinden, giiciinden
ve helledicinin tipinden
asrhdrr.
US-qurlulannda adeten abraziv materiallartn qal(llannl ta92
mizleyirler, bu zarran helledici kimi trixloretilenden, toluol_
dan, karbon tetraxloridden, asetondan istifade olunur-
Uzvi maddolerin qahqlanu temizlemak iigiin detallan
_sulfat
turgusunda qaynadrrlar. tr{etallann atomlarinr kenarlaq_
drrmaq iigiin xlorid ve azot tur$ulannda qaynadrr, fltiorid turgusunda yuyurlar. On son ameliyyat deionize
olunmuS suda
yuyulmadrr.
Sethleri tomizleyerken rezrktivlerin, ve har geyden av-
vel, suyun temizl;yine fikir t,ermek lazrmdrr. g"rk
elektronikasr ciha::lannn istehsalnda ternizlenmig distille
"irl_
olunmug sudan ve deionize olunmug sudan istifada olunur.
Senayede esason deioniza olunmug sudan ir;tifade edilir
va o,
iki markaya bdliiniir: ,4 ve (Cedvel 3.5)
^B
Temi:4enmig suyun xarakteristikalan
Cadvel 3.5
Silisium
Markasl
turgulannrn
miqdan,
Sitlll,
su
mq/1, otr goxu
"i"".rs
10,0
l.l0s-3.105
Deioniza
olunmup
I markah su
On azr 1.106
2,5
1,0
On azr 7.106
1,3
0,2
Deionize
olunnrug
zl markah su
z{ markah zudan kristal vo ltivhelerin yuyulmasmda va
esas emeliyyatlardtr i$lotmok iigiin istifade olunan
mehlullann
hazrrlanmasrnda isr_ifade olunul. B markah su ise cihazlann
elementlorini, I:on&rkt materiallannr vo s. yumaq iigiin
i$lodilir.
9l
Sathin larrrizliyina nazatat texnoloji [,rosesin tomizleme
merhelasinin miihiim ve macburi omeli'lyatrdtr. Lirvhenin
sathindo girklanmenin olub-omamasrm tavia etmek iigiin bir
nege sade tisul mtivcuddur. Onlardan biri - ltivhanin hamarlanmtq sothinin gop diigen igrq qiialannda rrikroskop vasitesilo miigahida olunmastdtr. igr,q giiasr liivhanin sethina kigik
bucaq a)trnda diigdiiyiinden, eks olunan giiurlar obyektiva
dtigmiir. Buna gora de lSvhenrn temiz sethi tund (qara) rengli
olur, sathde parlaq n6qteler gaklindo ise y alnlz girklenmeler
girrtiniir, giinki igrq onlardan sepilir va qismen obyektiva
diiqiir.
Diger iisul l<lvhenin iizarina su giledikde ya! qahqlannrn
agkarlanmasrna esaslamr. Maselon, silisium l6vhesinin sethi
adotsn miintazom $okildo hi<lrofil ve ya miintezem gekilde
hidrofob olur, yeni suyun nazik tebeqesi sethi ya tamamile
cirtiir, ya da yrlrlaraq bir-iki damcr emela getirir. Oger seth
girklidirsa, onda su plyonkast gox sayda ditmcrlara pargalamr
ki, bunlar birleyarak butdv plyonka emela gatile ve ya bir-iki
b<iyfik damcrya yrlrla bilmir.
94
Fesil
4
BAITK CiSiM ELEKTRONiKASI
CiHAZLARININ TExNoLoGiYAsINDA
FOl'OLiTOQRAFiYA PROSESLORi
Bark cisim elektronikasr cihazlannrn _ yanmkegirici
cihazlann vo inteqral milo:osxemlerin (MS; iste-trsatr
epitaksial-planar tt:xnologiyaya esaslamr ki, bura& silisium
althqlann hecrninrle va sothindo fotolitoqrafiya, oksidlegma,
epitasksiya, tobaqalarin giikdiiriilmesi ve lokal legirelome
(agqarlama) prosesleri vasitesile miirokkeb rt-kturlu,
yaratmaq milmkiin olur.
Giisterilen pr,lseslorin igerisinde fotolitoqrafiya prosesi
xiisusi yer tutur.
S,{.1. Fotorezistlerde prosesler
FotolitoqraJiya - althlrn seth.ine gekilmig igr[a hessas
kimyevi davamh tobeqede yamnlegirici cihazm ve ya itr,tS_in
topologiyasrnr tekrarlayan relyef tesvirinin (geklinin) ahnmasr
va sonra onun alth{a kogiiriilmosi prosesidir.
Fotolitoqrafiyl prosesi r/ri asas marhaladan ibaretdir:
- fotorcz$t qatnda i1tqlandfima ve sonrakt aSkarlama
vasites ila lazrmi elementlerin tes viinin alntmast :
- formalasdnlmts topoloji maskadan isrifada olunmaqla
agaltda yerlasan rcxaoloji qahn (dielektrik, metal) afndnl_
mae vo ya )on legirclanmasi zaman fotorezist qaundan
bilauxite topcloli maska kimi istifade edibnasi.
Dielektrik qatr kimi silis.ium dioksid SiO, ve silisium
nitrid SirNr tabeqelerinden, birlagdirici (kontakt yaradan)
qatlar kimi iss bezi metallann taboqelorirdon istifade
olunur.
Fotolitoqrafiyada istifade ohnan fotorezistlar miirekkeb
kimyavi quruluqa malik ele polimer-monomer maddelerdir ki,
onlarda miiayyen dal[r uzun).u[una malik igrprn tesiri alttnda
fotokimyevi prosesler bag verir. Bu zaman fotorezistin
kimyevi reaktivlerde hetlolma qabiliyyeti deyigir. Belelikla,
fotorezistler bir tarefden lristahn sethinda laztmi tesvir
relyefini yaratmaqa xidmet eden igtla h,:ssas materiallardr.
Diger terefden ise fotorez:istler rezistiv (miihavizeedici)
xasseye malik olub, turgu, qelavi ve di1;er raqressiv miihitlerde agrndrnlmaya qargr davam getirir.
Yanmkegiricinin sethinde tesvirin ]'aradtlmast iisuluna
giire fotorezistlor iki qrup'r btiliiniir: neqativ ve poxitiv
lotorezistlar
.
Neqativ fotoreTistlar
iSrln tesin alnnda
ltivhenin
sethinde hallolunmayan sahaler emele tgotilir va agrndrnlmadan sonra homin tovhenin sethinde qalrr. Fotorezistin
tesviri originahn (fototablonun) neqativ trrsviri otw.
Pozitiv lotorezistlar istt eksine, ir;ritn tesiri alhnda
hallolunan sahelar emele getirir va bu zaman originahn
tesviri l<ivhenin sethinde oldu[u kimi tekrarla.rur.
Neqativ fotorezist toboqolsrinda rell efin yaradrlmaslnrn
esasrnda fotopolimerloSma (fotokimyevi fonbirlesme reaksiyasl, pozitiv fotorezistlorde ise foto'liz (fiitopargalanna
reaksiyas) durur.
FotopolimerlaSma zaman. polimer molekullanmn biiyiirdon tikilmesi baq verir vs neticede oular bityiiyiir. I$rEa
verildikden sonra igrlrn tesiri altrnda polimer molekullanmn
strukturu dayigir, onlar iigt'lgilii olurt'e onlann kimyevi
davamhhlr artrr.
Fotoliz zamaru igr[m tesiri alhnda polimer molekulunda
zaif rabiteler qrnlrr ve daha sade molekullar yarantr. Belelikle, fotoliz fotopolimerla$n enin oks prosesidir. Fotoliz neticasinde ahnan polimer kimyervi cehatdan azdavamh olur.
Neq utiv loto re zislla r igfin potivini I spirtinin miirakkeb
efiri ve darr;rn tur$usunun esasrnda tarkibdon istifade olunur.
Bu terkiblor polivinilsinnamarlar (pVS) adlanrr. pVS asa_
srnda fotorezistin maksimaI hessashfr spektrin ultrabenrivgeyi
oblashna diiqiir (9ek. 4.1, a, t eyrisi). Udulma spekrindeki iki
udulma zolafindan biri (360-370 nm) i$rgm sensibilizatorun
molekullan torohndon udulmasr ila, digori (280 nm) iso
igrlrn polivinilsinnamat molekullan terafindon udulmasr ile
ba!hdrr.
j
{
ia
a'
4am
a)
$ok.
,1.1.
b)
Neqativ (a) ve poziriv (6) fotorezistlarin udma spekrrleri
Hazrr PVS fotorezisti a! ve ya sanmtrl toz geklinda olub,
metaksilolla nehlulunda hell olur. Bu fotorezistlerin agkarlayrcrsr
trixloretiien va ya onun izopropil spirti ile qangrgrdr. Agkarlama miiddati 0,5+l deq arasrndadrr.
Neqativ fotorezistlerin ayrretme qabiliyyeti tebeqanin
qahndrlr 0,3+0,5 mkm olduqda 100-300 xetrr'mm tegkil edir.
Miiasir neqativ fotorezistler xettrnin eni 2+3 mkm olan mikrotesvirlerin ahnmasrna imkan verir.
iizvi hel,edicilerde - benzolla, metilenqlikol-asetatm
Pozitiv lotorezisrr?r tigiiLn naftoxinondiazidlarin (NXDA)
sulfoefi rinin fenolformaldehid q€'tranlarl ile r'izvi trolledici larde qangrqlanndan istifade olunur' Pozitiv fotorezistlarin
nelleaiiileri spirtler, ketonlar, aromatik karbohidrogenler,
dioksan. ksilon ve onlann qan$lg1dlr.
NXDA esasrnda pozitiv fotorezistler 250+450 mkm
dalla uzunlufTr diapazonunda ultrabentivqeyi giiakrra qarqr
has-sasdrr. Hemin terkibli pozitiv fotorezistlarin do udma
spektrinda 350 ve 400 nm-o tavafiiq eden iki maksimum
vardrr (gak. 4.1, b, t oyrisi) Her iki maksimum igrfrn
naftoxinondiazid molekullan teralindon udulmast ilo bafhdrr'
Ekspozisiyadan (igrla verilmeden) sonra fotorezistle-rin udma
spektrleri ehamiyyetli derecede deyigir (;ek' 4 1, a, b,2eyolei)'
Onlann ayretmo qabiliyyoti neqativ fotorezistlore
nisbatan yiiksekdir. Fotorezist qatmln I mkm qa)rnh[rnda
500+600 xott/mm ve buna g6re d.e xettin eni l+2 rnkrn olan
mikrotasvirlor formalaqdrrmala inrkan verir'
Pozitiv fotorezistler turgunun tesinne qarqr gox davamhdrr; onlar qatr fliiorid vo azot turiulanmn tesirina 'lavam
getirirler.
istehsalatda genig istifade edilen Rusiyada ir;tehsal
olulan pozitiv fotorezistlerdon a;a[rdakrlan qeyd eda bilerik:
oII-383, OII-PH-7, On-05 l, @II-2s.
Fotorezistorlann asas parametrlon iyla hossaslq'
aylrdetne qabiliSyeti, tur1uya obvamhltq, altl$a aQgeziya
(yapryma) qahi liyyeti ve texnoloj ilis4dir'
hassa^slq, S, sm2i(Vt s) ekspozisiyanrn tsrs
qiymetidir, fotorezisti hellolunmavan (neqativ) ve ya h'rlloluoun lpozitirl hala kegirmek iigiin lazrm olan i;rq eneriisinin
miqdandrr:
S:1/H'=1(Et),
is$a
burada 11- ekspozisiya, (Vt s)/smz; E- Eiialandrrrlma errerjisi'
Vtlsm2; I - giialandrnlma miiddeti, san.
I()torezistin iypa hassash{mrn rneyan fotorezist toboqasinde igrqlandrnlma va agkarlama prosesindon sonra ahnan
tewirir rclyefinin aydrnl:frdrr. Bu zaman tesvirin relyefinda
althgrn sothindon kenarlagdrnlmrg hisselorle sethde qalan
hissele,r arasrnda keskin sarhod olmahdrr.
Fotorezistin ayudetmo qobiliyyati fotolitoqrafi ya prosesi
.
neticasinde lovhenin sethinda 1 mm mesafada yirleqen
beraber ene malik olan ve hemin ene beraber aiahqlarla
ayrrlan xotlerin sayt ile mrieyyen olunur.
O:r yaxgr miiasir fotorezistlarin ayrretma qabiliyyari
1500-2.000 xett/mm-e gatrr. Rusiyada istehsal olunan OfI-jE3
ve OII-PH-7 fotorezistlarinin aylretma qabiliyyeti 400_500
xett/mm-o berabardir ki, bu da fotolitoqrafiya iisulu ile 0,6_
1,25 rnkm <ilgiilere malik elementlerin tasvirini almafa imkan
verir.
htrSuyadavamhlrq - Ibtorezist qatrrun althfirn sethinin
turgulu aSrndrncrmn tesirindon qoruya bilmek qabiliyyetidir.
Turgul.a davamhhq agafr,Jakr elametlara g<ire miieyyen
olunur: tebaqenin qismen dafrlmasr, tebeqenin althq'dan
qopub aynlmast, mikrotesvinn sarheddindo lokal aqmma ve
fotorezist tebeqesinin altrnda agrnma. Turguyadavamhhq
agrnma faktoru ile xarakteriza olunur: r( : h/x (burada h _
agmmanln derinliyi; x - vaudan agrnmadr). Verilmig aqrnma
derinliyinde yandan agrnma ne qader kigikdirse, fotorezistin
turpuvadavamhL!r bir o qeder boyiikdiir.
A'lgeziya - fotorezist qatrrun elementlerin tasvirlarinin
yaradrlan relyefinin perimetri boyunca agmdrncrnrn alth[a
daxil olrnasmrn qargrsmr ala bilmek qabiliyyetidir. Fotorezistin althla adgeziyasrnrn meyan (olgiisii) aglndrncrnro
laminar axrnrnda fotorezist qatlnn althqdan
qopma
zamanrdrr. Fotorezistin althla adgeziyasr haqqrnda iilatma
bucair-rrn qiymetine grire de miihakime ytinitnek miimkiindit.
Fotolitoqrafiya pmsesinin keyfiyyati alth$n mexaniki ve
fi ziki-kirnyevi halurdan asrhdr.
Althlrn sethi hamar olmall, sethda kanar hissacikler ''a
adsorbiya olunmug kanar atrlmlar vo ionlar olrnamahdtr'
F'otolitoqrafiya prosesi i.igiin vacibdir ki, altLfrn sethi
fotoreziste nezeren hidrofil ve agtndrtctya nozetan hidrofob
olsun; bu halda aprndrntma naticasinde almml$ tasvir fotogablonu deqiq tekrarlayac aq.
Fotorezist qatmr altltga gekmak iigiin sentrifuqa,
pulverizasiya, elektrostatik, httttrna v? tiikma iisullanndan
lstifads oiunur. Bundan bagqa, quru fotorezist tebaqesinin
gakilerek yaprgdmlmasr iisulurrdan da istifade olunur'
$
4'2' Fotogablonlar
FotoSablonlar - iizerinde i;r!r kegirmeyan materialdan
sxem elementlerinin tesviri fonnalagdrnlmrg 9ti9e lovheler ve
polimer plyonkalardr.
Fotogablon iiaarinde elententler sistemi cihazm ve ya
mikosxemin sfuktumnun qallanndan Diriziz toplogiyasrm
emale getirir. Fotogablonun aktiv sahasinde qeklin elementleri
defelerle tekrarlanu.
Fotogablonlar planar l.exnologiyada fotolitoqrafiya
prosesini heyata kegirmek tigrhr esas aletdir' Fotoqablonun
L<imeyi ile yanmkegirici l6vhe'yo gekilmi$ fotorezist toboqosinde tesvir yaradrhr.
Fotolitoqmfiya prosestennio tipindon
ash
olaraq
fotogabloliar neqaliv (qansahoh) 'burada sxem elemetrtleri qara
sahede iqrqL fiqurlar geklinde olur v a pozitiv (aqqsahel\ - bwada
sxern elernentleri agrq (;effaQ sahede qara fiqurlar goklinde olur'
Oksar hallarda foto$ablonun esasrnr optik qiigadon hzrrlayrlar,
onun iizerindeki tesviri ise fotoqrafiya metodu ile ahrlar'
100
tu
;W
-+J--Lyl
u,t,i i
ffi ffi
ffi
ffi
tJ5
V.ttZzzl
4
$ek. 4.2. Ncqariv (r) ve pozitiv
(,1,1)
emulsion gablonlanrr al,nmasr zamar,,
fotolitoqrafik iglonrlo amoliyyatlannm ardrcrlhfr:
-
a
etalorr firto;ablondan istqlan-
drrma;
b
birinci q
c - fiksa;lanra
e
.
karlamaj
gartmr;
" agrq" iiirqlandtmra;
a$karlama./
d-
Vz_z_zz_1)
/-
ikinci
e)
- ultral-.anovt;eyi liialandlrma;
2- etalon fotoSablofll J- emulsiva
qatr;4 gizli tasvir: J S!$'e altirq:
d
" qaralma" oblaitr
o
iqgi sahasinln (sethinin) <ilgiileri adeten
- Fotogablooun
30x30
mm2 ohr ki. bu da yarrmkegirici lttvhenin 35aO
mm
diametrina tavafiiq edir. Bu, orLun i.izerindo 50_den
bir nega
mina qodar (yanmkegirici cihazrn tipinden ,.rt, oturr4
,"yau
birtipli element yerlo$dirmoyo irnkan verir.
l0
t
Or.volce etalon fotoSablon komplekti yaradrlr, sonra ise
onlardan fotolitoqrfrya iisulu ila metall,a;dr:rlmrq bir nega iqgi
dest (komplekt) alrmr (;ak. 4.2).
$ 4.3. Kontakt
fotolitoqraliyaslnln texnologiyesl
Kontakt fotolitoqrafiyasrmn texroloji prosesi bir
stra
olar:
esas emeliyyatlardan ibaretdir ki, onlan iig qrupa b6lmek
l.
qatnu yarad maJl.'althqlarm sothinin
iglenmasi; fotorezistin birinci qa:rnm gekilmesi vo
Fotorezisl
qurudulmasr.
Z. Mi;hafiuaedici rel.yeJin ynradllmax: ekspozisiya ve
iist-iista saltnma; agkarlama, yuyulma, qurudulma, relyefin
aqrlanmasr (berkidilmesi).
3. Tasvirin althfir kiigiiriilmasi.' profilin agtndtnlmasr;
fotorezistin kanarlagdrnlmirst.
Bu marholelerden her birinin texnolo.
nezarden kegirak.
i
xiisusiyyetlerini
Alth{m sathinin islanmasindoar rneqsed fotorezist
qahmn althla yaxqr adgeziyasmt (yaptqmasrnr) temin
etmokdir. Her bir konkret altllq nlateria.h iigiin sethin
temizlenme xarakteri miixtelifdir. Mor;elen, silisiumun sethi
agagrdakr sxem i.izro tamizlsnir:
l. Ardrcrl olaraq toluolda, amilar;etatda, asetonda, etil
spirtinde 5 deqiqe erzirrde yuyrlma, qaynamaya qeder
qrzdrnlma va sonra taza holledicide ultlaseslo yuyulma.
2. Deioniza olunmug suda 5 deqiqo arzinde qaynadrlma.
3. 5 deqiqa erzinde HF-de YuYulma.
4. Deionizs olunmug suda 5 daqiqo azinde qaynadrlmaF oto rezistin gakilmasi ligin sen n'ifuq,z, pulveriasiy4 tdkne,
fototEzist mahluluna bafirma va s. risullznrha ir;tifade oltmur.
Yanmkegiriciler texnologiyastnda se n* ifu qa ii s ulu daha
102
genig tatbiq olunur (qek. 4.3). Fotorezist qatr almaq iigiin
althfr vakuum sorrrcusunun kcimeyi ile firlanan diskin merks_
zinde yerlagdirir \/o onun firlanmasr zamanr althfm iizarine
pipetka ile bir nege damcr fotorezist tcikiiliir. Merkezden_
qagma qiiwelerinio resiri alttnda fotorezist althgm biitiin
sethi boyunca miintazam yayrlrr.
t
$ak. 4.3. Sentrifuqa iisulu ila fobrezisl qallnrn c€kilmosi iiciin aur[u:
I - dozator (danrc:salan); 2 - altlrq; 3 - masa; 4 _ arnq fotoiezisii y-rgmoq
tigiin riniik;
7
5
vakuum kiplegdiricilari;
vakuum nasosuna gedou boru
6 _ eiektrik nri:f,"iritii
$ok. 4.4- Fotorezist qatrnrn qahnh[tnrn fotoEzistin rz6zlnliiynniin
rniixtolif qiymoik,rindo sentrifu qanrn diskinin firtanma siireiindan
asrhhfr:
1 v:
O,O5
sm/s: 2
-
v= 0,04 sn/s,
J
v
= 0,02 sn/s
Fotorezist qatlnul ,e, qahnllr
-frrlanma
siirati va fc,torCzistin
sentrifuqarun diskinin
<i:zliiliiyiindon (qatrhlrndan)
asrh olur (gak. 4.4
).
Fotorezisti gokdikden sonra onu quruclurlar. Birjzci
r03
qurutma ila fotorezistin fonnalagmasr prosesi baga gatrr. Bu
merhelede helledici ugur va fotorezistin polimer plyonkastntn
strukturu formalagrr (yaranr).
Yiiksek keyfiyyetli fotor:ezist qah alrnaq iigiin fotorezisti
iki marheleda qurudurlar. Ol'velce l5-30 deqiqe erzinde otaq
0C
temperaturunda, sonra ise 30-60 deqiqeorzinde 100-150
temperaturda qurudurlar.
Ekspozisiyanr kontakt iigulu ile aparrrlar. iqrq menbeyi
kimi spektrin ultabaniivio),i hissosinda $iialandlran, giicii
100+500 Vt olan civo lampalatudan (IIPK-2, |IPK4,
CBAIU-250, CBA- I 20) istifade olunur (pt,k. 4.5).
,-#+
a)
$ok- 4.5. Kontakt fotolitcqrafiyasrnda ii;t-tslo salma (a)
ve ekspozisiya (6):
t - masa; 2-altlrq; 3 - firtorezisl tabeqi,si; 4 - fotogablon;
5
8
-
-
6 siirgii; 7 - kondensor; igrrl menbayi;
fototablonla altlrq arasrnda araltq
mikoskop;
Ekspozisiyadan sonra fotorezistde 1;izli tasvir yarantr.
ASkarlama zatlaal fotorezistin lazrm olruyan hisseleri
kenarlagdrnlrr ve l6vhenin sethinde miihafizeedici relyef
qahr ki, onun konfiqurasiyasr fotogablor dakr tesvire uyfun
olur.
104
Neqativ fotorezir;tler iigiin aqkarlama prosesi polimerleqmemig oblastlann fotorezisti hazrrlamaq iigiin istifade
olunan halledicilerde hell edrlib kenarlagdrnlmasrndan
ibaretdir ve bu prosesde dioksan, xlorbenzol, trixloetilen,
toluoldan istifade olunur.
Pozitiv fotorezistlarde agkarlama indekarbon h,usulannm
hallolunan duzlara gevrilmasi ile baflrdrr. Pozitiv fotorezistleri agkarlamaq r)giirr giiclii suretda durulagdrnlmrg kalium
hidroksidden ve 1,a trinatrifosfatdan istifada olunur.
Althqdakr relyefin ostndrtfncsr ahhfrn tebietinden asrh
olaraq miixtalif terk.bli agrndrncrlarda miixtelif rejimlerde
apanlrr.
Monokristallik st lisiumun agrlanmasr standart HNOr-HF
sistem agmdrncrlannda (su ile durulagdrnlmrg) apanlrr. Polikristallik silisium figiin daha yavag igleyen agrndrncrlardan
istifada olunur (0, I -0.2 mkm/daq):
A mahlulu - 40 hisse HNO3, I hisse IId t hisse l%-li
AgNO, mehluulu;
B mahlulu - 2 hisse propilenqlikol, 2 hisse deionize
olunmuq su.
Agrndrmadan c abaq bu iki mahlul 1 : I nisbatinda
qangdmlr ve otaq telnperatrunda 5 deqiqa saxlamlrr.
SiOr-ni HF'- NH.F sistem bufer agrndrncrlannda aqrndrnrlar. On gox a:;a[rlakr terkibdon istifade olunur: 7 hissa
40%-li NHoF-in sulu nehlulu ve I hisse IIF mehlulu.
Silisium nitrirdi SirNn fliiorid ve ya ortofosfor turgulannda
qrzdrrmaqla agrndrrlar.
Aliiminiumu ortofosfor turgusu H,PO. esasrnda agmdrncrlarda 60-70 'C1e qeder qrzdrrmaqla agrndrnrlar. Bu
zaman agrndrrrlnramr,g qalan hisselerin olmasrmn qar$lstItl
almaq iigiin mahlulu vibrator vasitasilo 30-50 Hs tezlikle
qalxalamaq maslohel giiriiliir.
Qrzrh (Au) emal etmak iigiin "gar_ arar[r"ndan (HCl:
105
HNOr: l:3) istit'ade olunur. On yaxgr neliconi KJ: J, : HrO :
4:I:l terkibi verir.
MoliMeni (!1o) agmdrmaq iigrin l{NOj - HCl, HNO3- ItSq,
I{NOr - HrPO4 - CH,COOH esasrnda a$rrdrlcrlardan istifado
olunur. Onun a9rndrma siirerti aqalrdrr (.i0-50 nm/s) ve ona
gdra do yaxgt tekrarlanan neticaler olde e imeye imkan verir.
Fotorezistin kanarlasdtnlmas fotolitoqrafiya texnoloji
prosesinin axlrlnct ameliyyatldlr.
Fotorezisti agalrdakr ursullarla ken.arlagdrnrlar: sulfat
h.rrgusuda qaynadaraq polirneri dafrtmaqla; iizvi helledicilarde emal etmekle; plazma-kimyevi, ternrik Ye ya fototermik
iisullarla - bu halda oksigencle va ya tarkibinde oksigen olan
qazla:rda oksidlagme neticesinde pargalan.ma bag verir. Fotorezist sulfat tur$usunda yaxgr hell olunsa da, ,n-netallagdrnlmrp
althqlar iigiin istifade oluna bilmir. Fotorezistlori bele althqlardal kenarlagdrmaq rigiin iizvi helledicilerden istifade olunur:
aseton, metiletilketon. sellozol. Althqlan uzun miiddet
erzirrde (20-24 saata qeder) saxlayu, sonra iso qabarmrp
(qiqmig) fotorezisti tamponla konarlagdrnrlar.
$ 4.4.
Berk cisim elektronikasr cihazlarlrun istehsahnda
tosvirin keyliyyetinin yiiksaldilmosi iisullarr
Optik fotolitoqrafiyamn ayudetrna qzrbililryetini artrrmaq
ve eyni zamanda iggi sahenin cilgtilerini biiyiitmak mtiasir
texnologiyamn en miihiim meselelerjndendir. Cptik diapazonda
hetta an miikernmel abberasiyasrz ob1,:ktil{erdon istifade
olunduqda bele 0,50 mkm{en yiiLl<sek ayrrdetnreni alde etrnek
miimkiin olmur, bu ise
tiiyiik
inteqral sxemlenn istehsah
texnologiyasmrn telablerine cavab vermir.
Tesvirin yaradrlmasr iisullan esason rig istiqametde
inkigaf edir: praye ksiya fotolitoqrafryas\ rentgen litoqraliyasr,
elektron litoqrafiyost
106
Proyeksiya fotolitoqrafryast an perspektiv iisullardan
biridir. Proyeksiya fotolitoqrafi yasrnda fotogablondakr tasvir
yanmkegirici althla optik sistem - proyeksiya obyektivleri
vasitasila kiigiiniliir (proyeksiya olunur).
Bii iisulun iistiin ceheti fotogablonun aluhfrn iizerindaki
fotorezistle temasda ftontaktda) olmamasrdrr. Bu halda
fotomablon zedelanmir, onun iglemo miiddeti ahemiyyetli
doracade artrr.
Proyeksiya fotc,litoqraifasrnrn bir nega variantr var, onlar
tesvirin kiigtirtilme:;inin miqyasr ve althBm iqgi sahesinin
doldurulmasrnm iisullan ila farqlenir.
Bele ki, 1:l miqyasrnda tasvir fotogablondan proyeksiya
sisteminin komayi ile althla elementlerin iilgiileri ieyigilmedan kcigiiriilir (9,:k. 4.6). Ekspozisiya derhal atth[rn btitiin
i99i sethi iizre va ya onu ardlcrl olaraq skanlama iie apanla
biler.
Proyeksiya fotc litoqrafiyastrda, kontakt fotolitoqrafiyada
-.
oldulu kimi, fotogablon altlqla deqiq suetde uy[unlagrnlmahdrr (tist-i.isto salrnmaLdrr). Bq xiisusi fiqurLi _ uygmnlagdrrma niganlan vasitesile heyata kegirilir.
Proyeksiya sir;temlerinde uylunlagdrrma emeliyyah
avtomatik Eekil,Je, lbtoelektirik mikroskop vasitasile yeiine
yetirilir. Mikroskop altL[rn iizerindeli uylunlaidrrma
'fitogabloru,
niganurdan gelan siqnal qebul edir ,. onu
flzerinde olan eyni niqandan galan siqnalla miiqayise edir.
fiSanlan uylur,lagdrrmaq igiin koordinat sistemi althlr ve
fotogablonu hereket etdirir, hem de fotogablonu proy"-k.iyu
oxuna nezeren frrladrr.
Niganlar
_
beraber
uy[unlaganda (iist-iisto diiqende) siqnallar
olur. Onlar bir-birine nozeren siiriigmiiLg otanda ferq
siqnah yaramr, bu siqnal uylr.rnlagdirma sisteminrn
fotogablonun ve althfrn qarghqh yerdeyiqmasini tamin
edan
icraedici mexanizmina verilir.
107
$ek. 4-6. Tesvirin miqyas,rmn doyigmedon Foyeksiya
1:o toli toqra I iyas r iigiin qurfunurL sxerni:
l, t5 - althfim iizarinde x, y- koordinantlarr va bucaq d6nmesiniu niqanlm; 2 - proyeksiya obyektivi; il - fctoqablon; 4, 12frrtogablomrn ijzerinda bucaq dcinmosi ve ,r, u - koordinatlannln
niganlarr; 5, I I - fotopblonun bucaq diinnrosiniu ve herekatinin
(yerdeyiqmesinin) btriiciitad; 6, l0 - fotc,qablc,nun bucaq d6nmesioin va x, u - koordiuatlaflnrn fotoelektril( mikroskoplan;
? - proqramh idare bloku; 8 - ekspozisiya iigiin igrq monbeyi;
9 - ytiLksak siretli siirgt; l3 - yalmkeqirici althq; 14 - masa.
Rentgenolitoqrufiya iisulu (isk. 4, 7) ayrdetme qabiliyyotini ytiksaltmoyo imkan verir. RentgenolitoqraFryada tesvir
yanmkegirici althEa rentgen $ablonu adlanan. $ablondan dalla
uzunluEu )" : 0,5 = 2 nm olan yumia I rentgen $i.ialanmasl
108
vasitasilo kdgiiri.iliir. Rentgenolitoqrafiya iisululun ayudetme
qabiliyyeti 0,2-0,3 mkm-dir. Uzeri polimetilmetakilat toboqasi (qatr) ile ortiilmiiq, rentgen giialanmasua qar;l hassas olan
1 ldvhesini silisiumdan derin agtndrrma iisulu ile hazrlar,an 4
gablonunun altrnda kigik S mosafesinde yerlegdirirler. $ablonun iizorinda qekil nazik" 0,5-0,6 nm da[a uzunluiu
diapazomrnda rentgen Siialannl udan J qlzrl qatnl oynra
(qravyura) iisulu ile yaradrlr.
$okil 4.7, Rentgenolitoqrafi yanrn
sxemi:
r/- rentgen borusunun anodtmda
lokenin diametri; D- gablona qeder
mesafe; S- gablonla iizerina
rengenorezist gekilmig ldvhe
arasrndakr mesafe;
d- tesvirin
kanamnrn yayrlmasr
Rentgen qiialan 5 elektron destesinin tesiri altrnda molibdenden (,1. = 0,54 nm), aliirniniumdan (2 = 0,83 nm), misden
( : 1,33 nm) rro s. hazrrlanm$ 6 anodlu borularda ahnrr.
Ekspozrsi;ra dallrlan 7 destesinin ktimeyile apanlrr. Difraksiyanrn olmamasr aratrq S : 50d0 mkm olduqda 0,25 mkm
eninde xott almala imkan verir. $ablonun mexaniki mijhkemliyi agafir oldu[undan, qablonla altlq arasrnda miitlaq Sarahlr
olmahdrr tlsek. 4.7)
Rentgenolitoqrafiyada ekspozisiyamn sadelegdirilmip
sxemi pak. 4.8-da g6sterikniEdir.
t09
1l'
$ak. 4.8. Rentgenolitoqrafi yada ekspozisiyantn sxetni:
I - rentgen ltialanntn seli; 2 - uyfunlagdrrma kaualI;
3 - rentgen gablorI n dayaq gorgivcsi; 4 - ekspozisiya
oblastr (dayaq q€rgivosinds poncere); 5 rentgen
-
giialal iigiin qeyri-geffat tcboqode gakil; 6 rent'
genogablonla atthBl uyEulllaidarmaq iigiin ponco:a;
7 - iize nde tokil olan vo rentgen Sualafl iigii[ lol'[af
plyorka; 9 - rentgenorezist qatr (tohoqssi);
l0
altltq
Rentgenolitoqrafiya iisuhutun iistiin cehatlari ytiksok
aylrdetmo qabiliyyatine malik olmasl, rezistlo fiziki tomasm
olmamasr, girklenmelere qar$t qeyri-hossas olmasl, rezistin
tipinden ash olmamasl, istehsalatda tesvirin formalagdrnlmasrnm digor iisullan ile miiqayiseda daha sada va ucuz
olmasrdrr.
Qeyd edek ki, praktikada eksar hallarda pozitiv rcntgenorezistdon - polimetilmetakrilatdan istifade olunur.
Usulun gatlgmayan cahati ekspozisiya miiddeiin:.n Ldyiik
(20-30 deqiqeya qodor) olmasldr ki, bu da rentgen yiialanma-
srnrn tetbiq olunan rentgenorezistlerde
olaqodardr.
ll0
zoif
udulmasr ile
PasiI
5
BoRK CiSiM ELEKTRONIKASI CiHAZLARI
vo i:{TEeRAL r{iKRosxEMLoR
TEX}{OLOGiYASII{DA EIIiTAKSiYA PROSESLORi
$ 5.1. Epitaksiya proseslorinin tasnifatr
"Epitak.siya" termini texniki adebiyyata texminen 70 il
materiahn monokristal-althq iizerinde
istiqametiendirilmi$ $okildo giiyerdilmesi (b6yiidiiLnesi)
prosesini ifade etrnak iigiin daxil edilmigdir. O, iki yunan
s6ziindon omalo gotirikniSdir: qpr (eru)- "ijzarinde" vo taksis
(ro{vo)- "niivbeye qoymaq", "nijvbe .ile diizmek"). Axrnncr
mena epitaksiya prosesinil mozmununu tamamile doflru aks
etdirir: br.rada istiqametlendirilmig bdyiitme neticesinde
owel monokristallik
emele gr:lon yeni faza altrLlm kristallik qefesiui davam
etdirir ve omela gelen epitaksial kegid tebeqesi iki qefesin
oxgar atorn qablagmasr miisrovilori ve istiqametleri iizro
koherent calagmasma getirir.
Bu kegid tebeqesi altl[ur strukh]ru haqqrnda informasiyan'
g<iyeren lri stallik fazaya 6tiirtir.
"A1trq - g6yeren kristalli.k faza" qaryhqh asirina gdra
epitaksial prosesleri bir nege tipo b<ilmek olar.
Avtoepitaksiya (homoepitahsiya) - althfm maddesinin
qurulugu ile eyni olan ve kimyavi terkibine g<ire ondan ferqlenmeyan kristallik maddanin istiqametlendirilmiq griyerdilmesi.
Heuroepitaksiya - althlrn strukturu ile eyni struktua
malik olan, lakin kimyevi terkibine g6re ondan ferqlenen
maddanin istiqametlendinlmig geyerdilmesi prosesi. Yanmkegiricilerd,r heteroepitaksial tebeqelerin yaranmasr zam.rnl
heterogen elekEon-degik kegid.terinin (heterokegidlerin) yaran-
lll
masr miimktindiir. Heteroepitaksiya bir-biri ile kimyevr
qarqrhqh tesira girmeyen element va birleqmalar sistr:minde
miimktindiir.
Xeruoepitaksiya - istiqametlenmig gtiyerdilmr: zamant
yeni kristallik faza - xemoepitak;ial tebeqe - allhfrn maddesinin ilkin fazantn maddesi i1e qarqrhql kimyovi tesiri
(meselen, reaktiv diffirziya) neticesinde emela gelir' Ahnan
tebeqe kimyevi terkibina giire hem althq, hom de ilkin
fazadan ferqlenir, amma althEm kristallik struktumntr qanunauyEun $okildo davam etdirir. Bele tebeqeler yaranarken
heterokegid ve ya diizlendirmeyen kontakt yarana biler'
Reotaksiya [yunanca reos (peo@ - siiriiqme] - atthqdan
mexaniki daqryrcr kimi istifade edilmekle, tamzhpa yaxtn
geraitde kriitallik qatrn istiqametlenmig bdyudiil'nnesidir
(goyerdihnesidir). Althq gii;ovari., amorf, yaxud vara-nan
tiirt"ttit fazanm skuktunrndan farqli strukhra malik ola biler'
Yaranan qahn nizamlanmasr klasterlerin althpa xaricden diqen
baglan[rc^(ilkin) struktur tdremalerinin yiiksak miitohorrikliyi
hesabma bag verir.
Xarici menbaden alth[a dagrnrna zamam maddanin
kimyovi hulma (oslinde, bagianfrc fazanrn kimyevi terkibino)
kimi ohu.
grira epitaksial prosesler
" itirboso ' prosesbraga[rdakr
- tru:rada madde altLfa arahq
reaksiyalar olm-adan da;trur. Monbeni maddasinin l imyevi
terkibi, onun dagtnma prosesindeki terkibi ve epitaksirl qatm
terkibi ile eyni olur. Bele proseslere misal olaraq valiuumda
buxarlandrmam, sublimasiyam, molekulyar epitz'ksiyant
gtistermek olar.
- Birbasa olmayan proseslar - burada madde rnenbeden
althla dagrndrlr zaman kimyevi r;evrilmeter bag verir:.,piroliz,
reduis.iya, oksidlegdirilrne ve s. Arahq fazamn tarkibi. hem
menbenin, hom de boyiiyen ':pitaksial qatrn terrkibindan
Bele prosesler daha qox yayrlmrg-du'. .. -.
ferqlenir.
Baslanpi fawnrn aqreqat hdtna gdra biittin epitaksiya
prosesleri dtird tiPe b6liiniir.
112
Qaxfalah (buxarfazal4 epitaksia. Bu
tipli
birbaga
prosesler<le gSkdiiriilan madda baglanflrc (ilkin) miihitde
atomar vo ya molekulyar buxar' ('molekulyar dasteler) gaklinde
ve ya tasj.rsiz qaz atmosferinda olur. Birbaga olmayan
prosesla(la isa gtikdiirtilan madda va ya onun komponentlen
baglanlrc (ilkin) miihitde kimyevi birlegmelarin buxan
$oklinde (vo ya qazgekilli kimyevi birlegmeler geklinda).
yaxud onlar.^n kimyevi aktiv qaz reagentleri ve tesirsiz dagryrcr
qazlarla ([an]r!r goklindo olur. qox vaxt kimyavi aktiv qaz
dagtyrcr qaz funksiyasrnr da yerine yetirir.
Maye fazada epitaksiya. Bu halda gtikdiiriilen madde
baglanlrc (iikin) fazada ya hell olunmug gekilde (mohlul), ya
da eridilrrig halda (mehlul-erinti) olur. Maddanin althEa
ftrigiinilmesi) ifrat doymug mahlulun pargalanmasr
zamanr diffuziya yolu ile, bezon de maye fazada konvektir
miibadilenin igtirakr ile gedir. Qeyd etrnek lazrmdrr ki, mayeli
epitaksiya iisulundan esasen yanmkegirici birlagmaler almaq
iigiin i stifado edirler.
daguunasr
Buxar-maye-kristal sisteminda epitakiy* Qazfazalt
(buxarfazrlh) epitaksiyada bozi hallarda termodinamik cehatden birbap qaz (buxar) -+ berk cisim kegidi yox, helledicinin
gcikdiiriilen maddeni qaz fazasmdan stabil ve ya metastabil
may'e fa:anrn nazik tebeqesindan kejarek dagrmasr daha
alverigli r lur. Bu zaman halledici qisminde esas maddenin
biiiiymesini stimullagdrran metallardan (mis, giimilg, qrzrl,
demir ve s.) istifada olunur.
Bark faTada epitaksiya. Bu iisul berk fazamn ssth
qatrnda maddenin yeniden kistallagdrnlmasrndan vo onun seth
qatlnda sintcz edilib, sonradan yeniden kristallagdrnlmasrnden
ibaretdir.
$ 5.2.
Epitaksial proseslarinin kinetikasr vo
mersnizmleri
Epitaksiya prosesinin kinetik xiisusiyyetlerini tehlil
etmak iigiin en qox yayrlmrg qaz fazasmda epitaksiya halrru
I
13
rrozordon kegirek (gek. 5.1)
DaS'yrcr qa., reaksiysy.
Brrmaruit ko nponentlole
Dagrycr qsz
r.alsivar.
ro ra8crtlBr
Rcagentlorin
adsorbsiyasr
$ek.
5.
mohsullan
Reaksrya
desoftsiyasr
t- Qaz fazasrnda epitakiiya merhelelerintn ardtctlltft
Bu halda, terkibinde epitak.sial tebaqenin kontponentleri
elementar buxar ve ya qaz gokilli birlagmelor geklirrde olan
dagryrcr qaz giikdiirma zonastnda alth$n iizerinden axrb
ke9ir. Althfin sothinde bu komponentler bir srra ger,rilmelere
meruz qahr ki, bunlann da naticosinde onlar epitaksial
tebeqe geklindo gdkiir va reaksiya mehsullan yarantr;
reaksiya mahsullan gSkdiirmo zonaslndan dagtytct qa:zrn axtm
ile kenarlaEdrnlrr.
Prosesin biitiia merhelelori ardrcrl baq verirr.e onlardan
on yavag gedeni prosesin iimumr siiretini miioyyonlo$dirir.
Adeten reagentlerin giikdrirma zonasrna getirilmesi va
g6kdiirme zonasrndan lazrmsrz elave mehsullanl kenarlagdrnlmasr merhelelorini I tip kiltla dasmmasmm nrerhaleleri
adlandrnrlar. Bu merhelelerdo proses reaktorda qaz axrmnrn
dinamik xassaleri ile miiayyon olunur: onun hah (turbulent
vo ya laminar), siiroti, ozliiliiyii 'ro s.
Reagentlarin altllrn sothine dagryr qaz axrnrndan
getirilmesini (dagrnmasrm) lo lazrmstz alava mehsullartn
I
l4
dayryrcr qaz axrnrna kiigliriilmosini 11 tip kiitla dasnmasr
adlandrrrrllr.
Burada althqla dagryrct qaz arasrnda madde miibadilasi
serhad qatrndan difllziya ve ya konveksiya hesabrna bag
verir.
Epitaksial prosesler sadaLadrlrmz hor iki tip kiitlo
daqnmasr ile limitlena (mahdudlana) biler. Okser hallarda
diffuziya an az siiretli prosr:s oldu[undan, prosesin iimumi
siirati diffuziya ile mehdudlanrr Qlilfuziya ila mahdudlansn
epitaksiya',t
.
Ads.orbsiya, seth reaksil.alan ve desorbsiya merheleleri
altltlrn iqtirakr ile geden kimyavi reaksiyalardrr.
Oks.er hallarda epitaksiya prosesinin mehdudlayrcr
hissasi .rirni soth reaksiyalan grxrg edir.
Epi:aksial tabeqanin strukturun takmilliyi vo onun
sethinin rnorfiologiyasr mehdudlagdrncr merhelenin ripinden
asrhdrr. Bir qayda olaraq, struktura gtira takmil ve hamar
bircinsli tobeqeler diffuziya ile mehdudlanan proseslerde
ahnrr.
Epi:aksiya prosesinin osas merhelesi olan sath proseslari
marhalasina daha miifessel baxaq. Bu merhelenin gedigi
epitaksiva mexanizmi ile miioyyen olunur.
Umumi halda atom seviyyesinde epitaksiya nizamlanmrg
aqreqatlarur emela galmesi va sonra ise monokristallik althfl.rn
atom miislovilerinin qurulub baga gatmasr (homoepitaksiyu)
ve alth!1rn sethinde yeni fazanrn riigeymlerinin emele gelmesinden ibaretdir.
Miiasir tssewiirlera giire yeri fazerr'n yaranmast va bdytimasinde kristal-altLfrn real sethi esas rol oyaayrr (Eek. 5.2).
Althqla rabite enerjisinden vo onun temperaturundan asrlr
olaraq defektler ya soth boyu bir tarazhq veziyyetinden
baEqasrna kegerak miqrasiya ede, ya da hecme kege biler;
sethde adsobrbsiya olunmuq; atomlann otraf miihita ugub
t 15
glxmasr da
mlmkiindiir.
$ek. 5.2. Real sathin strukturu (r) ve potensial relyefi (6):
yanlndakr atom: .i' serhin
^1 - dolmug adsobsiya marke:zinin
atomar-hamar hissasindeki ar:om; ll- bLiyiime pillesinr.r kanarrndakr
atom; 4 - biiyiima pillesinin dongosindoki atom; ., biiyiinro
pillesinde vakansiyanrn yeri!.deki atom;
, . seth
qatloda
vakansiyanrn yerindeki atom,
Vakansiya va adsorbsiya olunmu,g atomlann sathi diffi:ziya
amsalmrn (diffuziya eden hisseciklorin bir qram-rnolekulu
iigiin) Y. Frenkelin nozoriyyosino osasan aSaErdakr diisturlardan qiymetlendirmek olar:
D, - a'v,expl- M' 4Rr)1,
"
D. = a'v.exp!- tyE. t(RDl
burada a - qefes sabiti; v,: ltoz lQt3 s-r - adsorbsil,a olunmug
atomlann ve vakansiyalann tarazhq voziyyatindo reqslerinin
xetti tezliyi; AE, va AE" - miivafiq olaraq valarrsiya ve
atomun potensial geperi a$araq qon$u tarazhq veziyyetina
kegidinin aktivlegme enerj isidir.
Defektin sothde yagama miiddeti:
-( I /v" ) exflAE"'.1 R T) :
t, =( I /v" ) exillE,'/E TIl.
r,
I
l6
bwrada z1E , -. vakansiyanrn sathden hecma ve
eksine kegme
enerjisi; AE - adsorbsiya olunmug atomun atraf
miihito
"
buxarlanma enerj isi dir.
Defektin r;ath boyu miqrasiya yolunun uzunluEunu
qiymetlendirmerk iigiin diffuziya yolunun
rruntogu ifiin
Eyngteynin teklif erdiyi diisturdan istifade etmak
olal:
1..
=
uTj
= a ev[1rc1
- rc.y
4*r\
Oger Z,< a olarsa, onda faktiki olaraq diffuziya baq
vermir ve adsorbsiya olunmug atom buxarlam..
d > a oldu.qda uzun masafelero diffuziya miimkiin olur
ve miqrasiya eclen atomun energetjk cehetden daha
elverigli
veziyyetde yer ni rn6hkemletmesi ehtimah boyiikdiir.
Bele
va-ziyyet atom yrSraqlanmn bo; driyiinleri. sethde
btiytima
pillalari ve s. ola biler.
Althfirn sethinde ilinci fazann riigeymlerinin yaranma_
stnm €sas gerti ilkin fazarun giikdiiriilen komponentle
ifi,at
doymasrdrr_ Althfirn sethinde axn ne qeder goi
ifrat doymrrg
olarsa, bu sethde defektlerin konsentrasiyasr bi.
o q.a., fo*
olur ve riiqeymin yaranma ehtimah da artrr,
iriri*
radiusu azalt.
""i
Riigeymler atotn ytEnoqlarrndan (klasterlardan) onurrla
^
ferqlanir
ki, onlar grikdi.iriilen maddonin kristaltit qefesini
takr. ar edir, onlann sathdo yaranmasr yeni
fazanm biytime_
sinin baglanf rc rnerlLalesidir.
.Belalikle, epitzLksial tabeqenin briyiimesinin baglanlrc
merhalesi sa^thde rrigeym ler si stemini n' yara;;;rdr:
;"i"
sonra ilkin fazamn atomlan, nrolekullan ,. y"
[fr"*L.i
althlrn. sathine g<ikarek, onun i.izarinde rniqirivu
.air'r"
rtigeymlere yapr$araq. onlann dlqiilerin i bagd;i
ue' aAicntar
stru kl u r u yaradr rl ar Nehayet, adacrq lar
Uirf .riU ttit.i-f.lrrf _
moz qat ( toboqe) enLele gotirirler ki, o. hetta
ii.t"-dn go*
^,
117
sovilyoli ifrat doyma olduqda bele biiyiiyiir.
S 5.3.
Avtocpitaksiya va heailroepitaksiya
Hal-hazrrda berk cisim elektronikasr cihazlan ve inteqral
mikrosxemler esasen silisiumun aytoepitaksial tabaqaleri ve
ya silisiumun sapfir iizennde heteroepitaksial tabaqatari
esasrnda yaradrLr.
Bu zaman daha gox qa:z fazasrnda ..rpanlan proseslerdan
istifado olunur, giinki bu halda agqar..arrn konsentrasiyasr
genip diapazonda deyipe bilen vo briyirk saheye malik olan
silisium tebeqeleri almaq imkam yaranrr. Epitaksiya prosesinde miikemmol p-z-stn:kturiar yaratrtaq mtimkiindiir, bu
zaman agqarlanmamn diffuziya iisuluiadan ferqli olaraq,
agqarlan kompensasiya etmok lazrm olmrLr.
5.i.1. Silisiumun avtoelritaksiyast
Silisiumun epitaksial tabeqel.erinin ahnmasrnrn senaye
i.isullannrn igensinde esas etibarila xlorid va silan sullanndan istifado olunur.
Xlorid iisulunun esasrnda silisrum tetraxlorid.in (SiClo)
hidrogenle reduksiyasr durur. Proses horizontal ve ya, ekser
hallarda, vertikal (gaquli) reaktorlarda axrnh sistemlerde
(qek. 5.3) apanlrr.
$ak. 5.3. Silisiumun epitaksiyasr
iigiin qaquli reaktor:
1- pironretr rasitasila ternperaturu irlgnrok iigiin pancars;
2,
7 - takur:m kiplegdiricileri
olau flalslar; 3 '. kvars reaktor;
r'- yiiks€ k tezlikli induktor;
5 ' althq iigiin pyedesral;
6 - althqlar
lt8
Buxar-qaz qarrgr[r, igerisinde silisum tetraxlorid olan
qrzdrncr-buxarland Lncrmn igerisinden hidrogen buraxmaqla
yaradrlrr; bu za.marr SiClr"in temperaluru ela seviyyade sabit
saxlarulrr ki, hemLn temperaturda qangrqda silisium tetraxloridin lazrmi parsial teryiqi temin olunsun.
Silisum tetraxloridin hidrogenle qangrhqh tosir
mexanizrnini iimunri gekilde
SiCl4 + 2H2
Si + 4HCl
i----+
kimi yazmaq olar ki, onu real o laraq bir nega
marhels
geklinde tesvir etmak lazrmdrr:
i*
SiHCI
-=)
SiCl4+. H2
SittCIr+HCI
SiCl,+ HCI
SiClrJ---+lSi+lSiclo
SiC;I, + H,
2Z
i----)
Si + 2HCl
Bu reaksiyalarm getmesi real tecriibe geraitinde
miigahida olunan epitaksial gdyortmo (biiyiitme) prosesinin
xarakterina tamamile uyfiundur.
Xlorid iisulu yiiksekomlu tebeqeler almala imkan vermir.
Bunun sabebi rse t iiyiiyon tebe,qenin otraf miihitdaki ugucu
agqarlarla ve altl:.qdan, onun epitaksiya zamaru qismen
agrnmasr natice sind e girklenmesidir.
Silan iisulu rnonosilanrn pirolizine esaslantr; bu iisul
yiiksekornlu bircins silisium tebaqelari alma[a imkan verir
ve hal-hazrrda silisiumum epitaksiyasr iisullan arasrnda
aparrcr rol oynaytr.
Silan rengsiz rlazdrr, havada oz-6ziina ahgrb yana bilir.
Lakin hidrogen ve ,7a arqonla 596 hacm.i konsentasiya miqdannda qarr;drnldrqda iiz-oziine yanma qabiliyyetini itirir vs
onu standart balonlardil 60 atmosfer tezyiqde saxlamaq
miiLmkiiLn olur.
I
l9
Silanm pirolizi agaSrdakr reaksiya tizre gedir:
SiHo(q-)
i=
S\o*u,+ 2H,1r-;
Reaksiya nisbatan a$agr temperaturda (- 1000 0C) gedir
ki, bu da althqdan agqarlann b6yiiyon tebeqoye diti:ziyasrntn azalmasrnrn hesabrna yiiksek tomizli.ya rnalik epitaksial
tebeqeler almala imkan verir.
Silan prosesinda silisiumun epitaksial giiy,erdilmesi iigiin
reaktoru monosilanrn sinterzi qurlusu ile, birlo$dirirler
(Eek. 5.4). Monosilamn sintezini miixtalif raetc'dlarla aparmaq
$ek. 5.4. Silau iisulu ile silsiumun epitalisial iebeqelorinin ahnmasr
iigii-u qurlunun sxemi
1 - efirin yrfrcr qabdan bogaldrlmasr iigiin ].: an; 2 -. iglenmig efirin
bopldrlmasr iigiin kan; 3 tri:rksisilanrn disprporsi./a olunmasl kame.
rasr; 4 -.soyuducu; 5,7 qan$rgt buraxmaq ijgirn karr: 6, 14 .. seksiyalann sorulmasr ve hidrogcnla doldurulrnasr iiqirn kanlar; 8 - iig yollu
kran; 9 silanla qangdrrmadal qabaq kameraya hi,Crcgenin veriknosi
iigitr kran; 10 - reaksiya qanEr!rnr parEalanma l,:amercsrna vermek iigiin
kran; I I - silanrn pargalandrfr kamera; 12 - ourgunu sorulmasl iigiin
kran; t3 - rotametr; 15 - hidrop,enin tamizlaonti qurgusu; 16 sisremin
hidrogenle doldruulmasl iiglin kranj l? -. manoroetrirL kram; l8 - temizI
leme qovgalr
t20
miimkiindiir. Moselan, silisiurn tekaxlorid buxanntn litiumalliminiunr hidridle reaksiyasr vasitesile:
SiCl.,
+ LiAlH4
i----f
SiHl + LiCl + AlCl,
istehsalatda gox vaxt tnetoksisilanrn pargalanmast prosesinden istrfada olunur. Bu proses alqaq temperaturda (50-80 'C),
natriumun katalizator kimi iqtirakr ile apanlr:
Na
45iH(OCrH5)r
----r
jSi(OCrH,)+ + SiH,
Bu yolla ahnan silan katalizatorun qahqlanndan diqqetla
temizlannrolidir.
5.3.2,
Silisiumun heteroepitaksiyas,
Sitisiumun dielektrik althqlarda epitaksiyasr inteqral
mikosxemlar texnologiyasrda perspektiv istiqametlerlan
biridir, giinld bu halda althq iizerinde sxem elementlerinin
tecrid (izole) edilmasi problemi tebii gekilde hall olunur. Bu
halda elementlenn srxhlr ve onlan-n radiasi)'a:/a qar$l
davamhhjir da arttr.
Dielektrik althEn matenah epitaksiya geraitinde kimyavi
ve termik dayanrqhfa, strukhlr va morforloji cehetden
mtikemm.:l sotha, yiiksok izol;yasiya ve istilik xarakteristikalarrna, alth[rn materialuun parametrlori silisiumun parametrlerine ve termik geniglenme emsalun yaxm olmaltdtr.
Altlq kimi daha 9ox monokristallik leykosaplir liivhelerinden islifada olunur. O, yiiksek istilikkegirmeni vo yiiksek
dielektrik xarakteristikalanm iiziinde birlegdirir. Dielektrikler
iigiin gox az rast golinon bele birlegme (aheng) yiiLksek element
sxhlrna malik inteqral mikrosxemlerin va ya bdyiik giiclti
cihazlann hazrlanmastnda 9ox biiyiik ehemiyyet kosb edir.
t21
Heteroepitaksiyada esas rolu epitaksial tabaqonilr yzranmasr vo biiyiimesinin baglanfrc morhelesinde baq veren
prosesler oynayr, giinki keqid qatr formalaqandan sonra
n<ivbati qatlan avtoepitaksiya rejiminde giikdiiriirl:r. Silisiu'
mun sapfir iizerinde epitaksiyasr iigiin an yaxqr naticsleri silan
metodu verir. Yaln:z bu metodla miixtalif agqarlanrna derecesine malik biiyiik sahati hem ptipli, hem de rtipli tobaqeler
alrtaq miimkiin olur.
Silisiumun sapfir iizerinde biiyiimesi zamant epitaksial
miiurasibatler bele bir modello izah oltrnur ki, silisium sapfirin
struktuundak aliiminiumu evazlayir ve okigen ila rabita
r/o onun
yaradrr. Belelikla birinci qat l'teboqo) formalagrr
iizerinde silisium b6yiirnaya baglayrr.
Qeyd etmek laamdr ki, silisiumun ve sapfirin istiden
geniqlenme emsallannm farqli olmasr sebebinden ePitaksial
tabeqelerda boyiiLk srxrlma gerginlikleri yarantr' Heteroepitaksial sitisium tabeqelarinde dislokasiyalardan bairqa kigik
tr-ucaqh serhedlar, oxgarlar, alth[l defektlerinin varisliyi ve s'
miigahide olunur.
Epitaksiya prosesinin digar xiisusiyyeti silisium qatrnm
aliiminum ve oksigenle girklenmesi imkaruon miivcudlupudur; bu, hemin elementlarin althqdan aynkoa serhod<linden kegerek diffi:ziyasr hesabtna vo ya qM, fazasr vasitesila
aqalrdakr reaksiyamn getrnosi naticesinde ba9 verir:
2Si + Al2O1------+ AlrO + 2SiO
.
$ 5.4.
Epitaksial tobeqelerin defektl'arii
Epitaksial tebaqelerin esas defektleri - qablaSduna defektteri, dislokasiyalat; bbyiime defektlori (tipinmnlal'at, tepe'
cikla.r, quyucuqtar), siinismo xetlttri, mexaniki gergtnlik
sahelei
ve sairodir.
122
olunan 1, giiasr ilo epitaksial taboqa - kivhe sarheddinden (J)
aks olunan I gtiasrmn interlerensiyasl hadisesina osaslanrr.
$ak. 5.6. infraqrrmrz $iialanmanln
giiclU a$qarlanmr$ ldvha iiz€rindaki
epitaksial strukturdan eks olutmasrnrn
sxani:
I - opitalsial tobaqa;
2- liivha
Bu metod optik sabitlori lijvhenin optik sabitlorindon
ehemiyyetli derecede ferqlanan epitaksial tabeqelar iigiin
tetbiq oluna bilir (maselerr, aqag miiqavimatli (0,01 Om.sm)
liivhe iizerinda yijksek omlu (20-30 Om.sm) epiraksial tebeqa).
D[igan 1, gualanrtasrmn dalla uzunlulumm deyi$sek I, ve
Ir-nin toplanmasr netrcesinde oks olunan giialanmada intensiv_
liyin maksimumln ve minimurnlan miigahide olunacaq; onlar
I ve 1, giialan arasurda fazalar f,lrqi tam sayda yanmdallaya
beraber olan dalla uz:nluqlanna tavafiiq edecek.
Alman interferoqramr tahlil edarek, iki qongu ekstre_
mumun (maksirrum vo minimunlun) \'oziyyrrtlori arasmdalo
ferqi taprr va e1:ital:sial taboqotin rII qahnhfrmn agalrdakt
diisturdan hesablayrrlar:
. =l*c,tit]'
,
burada z - epitaKsial tebeqenin srndrrma amsal\ )..+1, ).. _
qon$u ekstremurrr iigiin giialanmanrn dalla uzunlufudur.
t25
lki
Fosil
li
ELEKTRON-DESiK KECiDiNiN DIFFUZiYA
Usur,u il,o ALINNIAST
Agqarlarrn diffi:ziyasr istehsalatcla elektron-degik kegidlerini, izolyasiya ve inteqral mikrosx,:mlorin passiv elementlerini yaradarken yanmkegiricilerin Iegirolanmesinin (agqarlanmasuun) en gox yayrlmrq iisuludur. Bu iisulun esas iistiinliiklori - aparatura n sadeliyi, prosesin idare oluna bilinmesr,
sado riyazi modeller osasrnda diffuzilla profillerini proqnozlapdrrrlmasrnr.n miimkiin ttiyiidiir. Miihafi zeedici (qoruyucu)
maskalardan istifado etmekle agqarlann lokal diffirziyasr
planar texnologiyamn asasmr tegkil edir. Diffuzion aqqarlama
yarrmkegiriciya agqar vurrnarun digar iisullarla: aridib bitiSdirma va ya ion implantasiyast ile ya:tgr uyugur.
$ 6.1.
Berk cisimlerde difluziya prosesinin
mexanizmleri
Real kistal qefosinde atomlar nLiiayyon goraitde boyiik
heraket serbsstliyine malik ola bilir \/o qofesin bir diyiiniinden diger diiyiinlarine dofiru hereket r:de bilirler.
Atomlarm nizamsrz (xaotik) isti lik hereketi neticesind.r
atomlann konsentrasiyastmn azalmast istiqametinde madde
kiitlesinin dagrnmasr ptosesi dilfu:liya adlantr. Kimyavi
tarazhq hahnda olan (bircinsli kimyavi tarkib, defektloril
bircinsli paylanmasr) kristalda diffuz:iya iiz-iiziina dilfuziya
adlanrr. Kristalda kimyevi potensialm qradiyenti (madde
konsentrasiyasmrn qradiyenti) m6vcud olduqda atomlann bag
veran diffuziyast heterodiffuxiya, kimyavi dilfuziya vo ya
sadece diffuziya adlar;rr'.
Kristal qafesinde atomlann diffuziyasr bir tarazhq veziyyatinden digarina ayn-ayn slgrayr$lar vasitasila bag verir.
Bele elementar yerdeyigmalerin uzunlufu kristal qafesinin
sabiti tertibinda, yani ranometin bir nega onda bir hissesi
qeder olur. Bele elementar srgraytglann hesabma atomlar
biiyii& mesafelere yerlerini deyige (hereket ede) bilirler.
Atomlann rig n,5v srgrayrgr miimkiindii,r: qarqrhqh yerdeyiqme, vakansiyalar ii:zre hereket va diiyiinlor arasrnda
yerdayigme (gek. 6. I).
ooooo
ooooo
oo{oo
ooooo
a)
oQrooo
ooo-oo
{l
ooD-oo
o'o r, o o
tt)
ooooS
+t
O+O O O
l)
o9-rOO
ooooo
0Qoog
O
aoooo
a#o.f
o olol6
of
le-al
OrO O o
ooooo
ooooo
c)
d)
$ekil 6.L Atc,mlann diffuzion yerdayiqmosinin sxemi
Birinci mexanizm eyni zamanda iki, iig (ve daha gox)
qongu atomun yerlarinin miibadile etmesi zamaru heyata
kegir. iki qon$u atomun yertarini miibadile etmosi (gek. 6.1,
a) en sade diffuzi1,a ahtrdu. Dairavi milbadile (qek. 6.1, 6)
zamanr iig, d6rd ve ya daha gox sayda atom eyni atomlararasr
masafede yerdeyigrney,o men:z qalr. Qeyd edek ki, atom
srgrayrglan ile i;ertlonen diffi:ziya prosesleri let (srx olmayan)
gablagmaya malik tokmil kristal qefoslerinde ba; vere bilir.
Vakansiyalar iDre diffuziya zamanr ewelca qafesde
vakansiyalar emele gelir, sonra ise onlar ardrcrl olaraq kristal
boyu yerlerini deyigirler (haraket edirler) (qak. 6.1, c).
127
o
O
Atomlann diiyiinlararasr diffuziyasr zamant ise atom
qafesin diiyiiniindan diiyiinlerarasr fozaya srgrayrr va daha
sonra yalnrz burada heraket edir (qak. 6. l, d).
Bu iki diffuziya mexrlnizmi bdyir k defekt konsentrasiyasrna malik real kristallzrrda daha ehtimalhdrr. Atomlann
vakaasiya vo diiyiinlerarasr iizre diffuziya mex.anizminin modeli
Ya. Frenkel terefinden 1925-ci ildo tekl if olrrnmugdur.
Kristal qefesin diiyiinlerinde yerlegen atomlar tarazhq
veziyyetinir etrafinda daima istilik heraketindedir. Onlardan
bezileri, onlan larazhq vazi'yyetindo saxlayarr potensial geperi
aqrb kegmek iigiin kifayet olan enerji qazanrr. Bela atomlar
diiytiLndaki tarazhq vaziyyetinden diiyiinl:rrin arasrna, tarazhqda
olmayan veziyyoto keqirler. Bu zamaa Frenlel defeleti yaranr
(diiyiinlar arasrnda atom va boq diiyiin - vakansiya).
Frenkel defektler:inden bagqa krist:allik qafesde ancaq
vakansiyalar yarana biler ($ottki deJbktl;tri). Onlar seth
atomlarrndan birinin istilik reqsleri neticesirrde tarazhq
veziyyetinden atrlmasr nalicesindo ba; verir ve bu halda
defekt kristalla alaqani (rabiteni) qisman saxlayrr (adsorbsiya
olunmuq hal).
Frenkel ve $ottki defektlerinin hesabrna yaranan vakansiyalar istilik roqslorinin naticesinde a;anhqla qon$u atomlarla evez oluna bilir vo bu da onlann kristallik qefesin
diiyiinleri iizre yerdeyigmesina gatirir.
Kristalda istilik tarazhfr hahnda miien,qn sayda vakansiya miivcuddur. Onlarrn konsentrasiyasr teroperaturla eksponensial qanun iizre doyiqir:
(6.1)
burada AE" - vakansiyanm yaranmaslna r;erf olunan enerji;
k - Boltsman sabiti; 7- kristahn ternperaturudur.
128
Diiyiinlarin arastna daxil olmug atomlar orada nisbatan
asan herekat ede bilir, giinki onlar diiyiinlerde yerlegen
atomlara nisbeten qefesle daha zaif baflr olur.
Kristalda atomlann elementar yerdayigmeleri a qefes
sabitine beraber vo ya onun bir nege misline beraber
mesafede bag verir. Buna gdre de kristalda diffuziya amsah
bela miieyyen olunur:
D:(k,,1)/004"(*')),
burada
(6 2)
rr -
diiyrinlerdeki atomlann mexsusi reqslerinin
periodu (-10'3 s) ile nriiqayise olura bilen sabit; A.E- atomlann bir tarazhq veziy-vetinden digerina kegdikda aqdr[r
potensial geperidir (aktivlegme enerjisidir). Onun qiymeti
kristalda atomlar aras rndakr kimyovi rabitenin xarakteri vo
diffuziyanm mexarizmi ile miieyyen olunur.
(6.2) ifadesi agqar atomlann hem vakansiya, ham da
kristallik qefesin diiyiinlerarasr feza iizre dz-riziina diffrrziya
ve diffiziya prosesleri flgiin dofirudur.
Miixtelif elementlerin diffrrzil,a mexanizmi asas etiban
ile onlann kristallik clefesde emele getirdiyi berk mehluiun
tipi ile, yani agqar atornlannm kristallik qefasin diiyiinlerinde
ve ya diiyiinlari arasrnda yerlaqmesi (uyfiun olaraq, avazlama
ve ya daxil olma berk mohlullan yaratmasl), yoxsa qangrq tip
mahlullar yaratrnasl (atornlar diiyiin [erde ve diiyiinler
arasrnda yerlegir) ile miieyyen olunur.
$ 6.2. DilTuziya
prosesinde agqarlann paylanmasr
Oger diffuziya 1,almz konse:ntrasiyamn qradiyenti ile
gertlanirse, onda dif;h.rziya eden maddenin (agqann) seli
(axrru) aqalrdakr tonlille xarakterize olunur:
129
F:
-
D.
qnzd
N
(6.3)
burada .F - diffuziya eden aqqarm seli; 12 - agqar atomlannrn
diffuziya emash, sm2/s; ,A/- agqar atomlanntn konsentrasiyasrdrr, sm-r. Tenlikdaki menfi igaresi g;<isterrir ki, diffuziya
prosesi agqann konsentrasiyasrnrn azalmasr istiqametinde bap
verir.
Yarrmkegirici cihazlarm ve inteqral mikrosxemlerin
hazrrlanmasr zamam, bir qayda ola.raq miistovi-paralel
strukturlar yaradrlrr ki, orrlarda agqarlann konsentrasiyast
yalruz bir istiqamatde dey'iqir. Bu halda .r niiqtesinde 1
anrnda madde seli iigiin (6.3) ifade:;i agalrdakr qekilde
yaziacaq:
F(x,t)=-11 aHG,t)
,
(6.4)
Ax
burada 0H - agqar atomlanmn konsentrasiyasnm qradiyentidir.
ax
(6.3) va (6-4) tenlikleri Frlcz birinci qanunu adlar.r.
Fikin ikinci qanunu birinci qanrmdan ahnrr ve hall
olunan aqqann konsentrasiyasrnln zamana gtira deyigmesini
giisterir:
dAr(x,r)
a'Iy(r. r)
^
at -"-rl,-
(6.4)
(6.4) miinasibeti almarken ferz olunutr ki, D diffuziya
emsalr agqann N konsentrasiyasrndan asrlt deyil. Bu fernyye
yanmkegiricilarda agqarlann diffuziyasr ile baflr praktikada
rast gelinen hallann akseriyyeti iigiin do$rudur.
Verilen diffuziya emasL iigiin (6.4) tanfiyi diffuziya eden
hissaciklerin miihitin miix.telif noqtellrinde zalnana giira
deyigmesini tosvir edir. Bu tenlik biiliin diffuziya ntivleri
130
iigiin miitriim ehomiyyat kesb edir vo dilfuziya tanliyi adlann.
Bu tenliyin miixtelif r;arhed va baqlan[rc $art]ori daxilinda
halli miixtalif diffuziya geraitinde agqann paylanmaslnr vcrir.
Yanmkegirici diJ'fuzion cihazlann istehsahnda iki
diffuziya hah prak.tiki ehenriyyat kesb edir: ),anmmahdud
cisma sonsuz (sabit) manbadan difluziya ve sonlu (mahdud)
asqar m onbayi ndan dilfuziya.
Sonsuz (sabit) mai,rbadan dilfuziya dedikdo sistemin ele
hah baga diiqiiliir l,:i, bu zaman yanmkegirici materiaLn seth
qatlndan gedon miiayyen miqdar agqar xaricden gelan eyni
miqdar agqarla kompense olunur. Bu zaman sorhdo a$qann
konsenkasiyasr sabit qalrr^ lakin p-n-kegidinin derinliyi
boyunca konsentrasiya keskin azahr (gek. 6.2).
il(,t
rI
lY.r
,
&
$ek. 6.2. Sonsirz (iabit) nrsnbeden difi.rziya hahnda
agqarrn
l<ivhanin x qaLnlIr boyunca iy' fxl paylanmasr:
Nr- sothi konsentrasl! adlr.
$ak. 6.3. I4ehdud moabaden ditirziya halrnda aSqann lbvhanin x
qalrnkgr boFrnc-a iy' (,:) paylanmasr:
Nob No],
Nlr- nyiun olaraq t, t> L anlatnda sotbi koNentrasiya-
Iardrr; lr'r- baglanftc sethi konsentrasiyadrr
t3l
Mahdud manbeden istifada olunduqda :;ath qattnda sonlu
miqdarda a$qar atomu mdvcud olur, lgede,n atomlarm yeri
doldurulmur vo agqarm sethi konsentrasiyast zaman kegdikce
azalr (qek. 6.3).
$okilde giistorilon -A/ (x/ paylanmasr nazeri hesablanmtg
paylanmadrr. Real paylanma l6vhenin se,thina normaldan
ferqti olan digor istiqametlerde baq veron cliffi:ziya sebebinden bir qeder miirakkeb olacaq.
$ 6.3.
Diffuziya prosesinin heyata kegirilmesi iisullarr
Diffuziya prosesinin apartlmasr iiqlln tr:mperaturu agalrdakr milahizelero osason seqirler: e.,,vela, bu temperah:r
agqarlar iigiin yiiksek diffuziya amsahnr temin etmslidir,
ikincisi, hemin diffuziya temperaturunda ya nmkegirici kristal
Itivhelerinin sothinde pozulmalar bag vermemelidir.
Buna gtire de her bir material iigiin diffuziya prosesi
kifayet qeder dar temperatur intervahnda aparrlrr. Bele ki,
oc-ya
agqarlannrn ditTuziyasr silrsium r.igiin 1000-den 1300
qeder, germanium iigiin isa 700-dan 900 oC-ye qeder
temperatur intervahnda apanlu.
Yanmkegirici cihazlann ve inteqral sxemlarin haztrlanmasr zama texnologiyada daha gox qapah hecmde, agrq
bonrda dagryrcr qazrn axmmda diffi:ziya: qurma yanmhermetik
konteynerde (boks-metod') planar (;raralel) monbslerden
diffuziya iisullanndan istifade olunur.
Qapah hacmda asqarlann diffuzi.ya* (pek. 6.4, a), bir
qayda olaraq, sorulub, alzr baflanmrg kvars ampullarda
apanlrr ki, onlann igorisi qabaqcadan l0r-l0r Pa tezyiqe
qeder sorulur ve ya tesirsiz qazla doldurulur Sonra igarisinde
bir ucunda 1 1'anmkegiricr ltivhesi va digar ucunda 2 aqqar
t32
monbayi yerlo$dirilmi$ 3 ampulu ikizonalt 4 sobasrna daxil
edilir. A:npulda agraqlann buxannrn T.n minimal
temperaturu ile miieyyen olunan parsial tazyiq elde edilir
(;ek. 6.4, 6t. L6vhenin sothino adsorbsiya olunan agqar
atomlan ldvhenin rgerisina diffirziya edir. Proses apanlarkan
hamiga aqlg;dakr $ort yerine l/etirilir: qaz fazasrn& agqar
atomlannm ,rniqdan yanmkegirici l6vheye diffirziya elan
atomlann r:riqdanDdan gox-qox boyiik olmahdrr.
o)
=<
b);,
s-2
->-<-
$ek. 6-4. Qapah hecmde diftuziYa
prosesinin sxenri (a) ve ikizonalt sobada
tempelatumn paylanmasr (b)
p.133, Pa
A[zr aridilib baflanmrq amPulda diffiiziya prosesini apararken
diffi:ziya temperaturlannda a$qar
buxannrn tezyiqini nezere almaq
$ok. 6-5. D5vLi sisremin III ve V
qrup elementlarinirr buxarlannln
tazyiqinin tlrxperaturdan aslllhgl
lazrmdr (9eki1 6.5). Fosfor, arsen,
stibium kimi agqarlann ampulun
iqerisinda yaranan buJ(annln tazyiqi
ampulu partladaraq dalrda biler.
Bu iisulun gatlgrnayan cohoti
daxil edilen aqqarlann kigik miqdarlanmn dozala;dr masmrn gatidil
ve bahah kvars materiahnn qeyrimohsuldar mosrofidir.
133
Bundan baqqa, ampullzLnn va onlara dLoldurulan
atmosferin (miihitin) teleb olunan tamizliyini tamin etmok
miirakkeb mesaladir.
$ 6.4.
Diffuzion qatlarda agqarlarrn paylanmaslnrn
anomaliyalarl ve defektler
prosesinde yamnan skukturlar 0z >larakteristikalarrna gtira ahnmast nezerde tutulan hesablanml; strukturlardan forqli ola bilir. Buna sebab ya agqarlann pra5'lanmastnt
hesablamaq iigiin segilen modelin kifayat qacer daqiq
olmamasr, ya da defektlerin anrela gelmesidir.
Di{fiuiya
6. 4.
1. ASq
arlann paylanmasmda anomaliy'alur
Real diffuzion qatlarda a;qarlann paylanmastltrn hesablamalardan kenara glxmasl difluziya prosesinin ruexanizminin
miirekkob olmast hesabma me'ydana gxa biler.
Qatda aqqann paylanmasmt paralel bag veren iki
diffuziya mexanizminin - vakansiyalar zra dilluxiya lla
ballr "asta" btdaq (l) 'te d yiinlararasr' diffuziya ilo baflt
"celd" budalrn (2) camikinri tesvir etmek olar (;ek. 6.6).
ve
Agqarlann diffizion pal'lanmasmtn real miiqahida olunan
analitik asrhhqlarrnln lerqlenmesi diffrrziya amsaltntn
yalnrz temperatu :llan (D:D6 elF4*r '\ yox, heim rle agqarlann
konsentrasiyastndan asft olmast ile de baphdrr (.$ok- 6.8).
Mesalen, agqarlann konsentrasiyasr I0?t mr-don bdyiik
olduqda silisiumda diffuziya amsal teqriben iki dele arttr.
Diffirzion 7r-n{<egidinin em.ela galmesi tizre hesablanr.rrq ve
tocnibi melumatlar hemcinin diftrziya eden agqar atomlannrn
134
.
trt
lf2
ti
tt
$ok. 6.6. Duffuzion qatda aSqann
paylanmasr
gok. 6.7. Borun silisiumda diffirziya
emsahnrn 7= 1520 K ve aSqarrn sathr
konsentrasiyasl No= 2.lot1 m-2 olduqda konsenlrasiyadan
asrhhlr
heg de harnrsrmn ionlagmamast, vo belolik-lo de yanmkegiricinin qafesinda elektrik cehetdan aktiv olmamasl ila do
elaqedar olaraq furqlene biler (gek. 6.7).
tgD ,
m'/s
konsentrss iyaslnB
paylanmasr:
diftrzron
silisiumda
l- tam; 2- elektrik cehstdan aktiv bor
$akil 6.8. Bomn
$ekit 6.9. Fosforun
konseD trBsiyasrmn
sodr qatlnrn yoxsulla5masr haltnda
pay)anmasr
i35
Bunun neticesinda, meserlon, yiiksek agqarlarna seviyyolerinde agqar atomlan hem qofesin diiyiinlenncle, ham da
di.iytnler arasrnda yer ala bilir.
Seth qatlannm aqqara gtira yoxsullagmasr hemcintn
kristallarLn termik iglenmasi zamam agraqlann kristahn
igerisine do!ru niifuz etmesi va ya onlann sethdon buxarlanmast sabebinden meydana grxa biler (gek. 6.9)'
6.4,2.
Makrodelektlarin emela galmasi
Sath qatrnn makrodefektlonne diffuzila prose;i zamant
amele gelen eroziya quyucuqlart, yiksek lcgirelanmiS
<borucuqlao, ikinci fazann yanndtfir saheler, tetmik aSnma
qqrucuqlan, karbon adaoqlan ve ditruziya cebhosinin qeyi'
mtintezemliyi aiddir.
Eroziya quyucuqlarr diffuziya prosesi quru azot
miihitinda apanldrqda miigahide olunur. Silisiumun sathinda
eroziya quyucuqlanntn yaranmaslnln qar$lslnl rrlrnaq iigiin
diffuziya prosesini azot miihitinda oksigen elava etmekla
apanrlar.
Diffuzantrn hisseciklonni;r sethin ayrr-ayn sahalennde
toplanmast noticosindo yiiksek kegiriciliye malik gricln
legiralanmis <bonrcuqlan )'arana bilir' Diffuzantt:r konsentrasivasr boyiik olduqda bu saJlelerdo maye faza ';rarana vo
hetta diffuziya qatr ariYe bilor.
Uzun miiddet arzinde yiiksek temperaturle ra qedar
qrzdrrrldrqda diffuziya proser;inide termik asmnta quyucuqlan meydana grxa bilir k, bu da miioyyon krislalloqrafik
miistevilorin digerlerinin hesal:tna bdyiimesi netice'sinde ba$
verir. Silisiumun sothinda btr halda hemginin hiindi.irltyii bir
nege mikrometro gatan karbon urlanntn (tapitciklerinin)
emele gelmesi de miigahido olunur. Karbon sethe hom i99i
kameranm hecminden, hem do onun silisiumda rnehlulundan
136
diffuziyasr hesabrna golir.
Liivhenin sethi keyfiyyetsiz iglendikde (emal olunduqda)
diffuziya cabhosinin derinliya giira qeyri-m ntaTamliyi
meydana grxrr. Kristz.llik qefesin pozu)masr prosesin faalla;ma (aktivlo$me) enerjisinin azalmasrna gotirdiyindon,
pozulma yerlerinda diffuziya ernsah biiyiiyiir. Neticede
sathin giiclii surerda pozulmug sahelerinin altrnda diffuziya
prosesi pozulmamrg sahelerindekine nisbeten daha giiclii
(siiretli) gedir.
Sethin ayn-ayn sahelerinde dislokasiyalann toplanmasr
da eyni effekti verir. ,\iqar atomlannr kristallik qafese daxil
etdikde, orada aqqar elementin va yanmkeqiricinin atom
radiuslannrn (cedvel 6.1) ferqlenmesi ile ba$r mexaniki
gerginlikler yaranrr (qek. 6.l0). Qefesin surlmasr ve dartrlmasr naticesinde yaranan gorginlililer onun plastik deformasiyaya ulramasr va di:;lokasiyalann generasiyasr iigiin kifayat
ede biler.
\fl
\s
-5i
$akil 6.10. Silisiumun miixtalif
agqariarla legirlenmasi hahnda
mexaniki dartllma gerginliklerinin
(ni.im
rnenin yuxan qah)
vs
ya
srxrlnra gerginliklarinin (aqafr qat)
yaranmasr sxemi.
Cadval 6.1
Yanmkegin ci materiallarrn va legiraedici agqar
atomlanrun iilgi.ilori
Parsmetr
Elcmena
Si
Ge
B
P
Sb
I,l7
1)'',)
0,8 8
l,l0
I,22
As
Atomun olqiisii,
A
137
I
,18
Nazere almaq lazrmdr ki, difhrziva zamanr generasiya
olunan (yaranan) dislokasiyalann srxL$rnrn maksimumu agqann
konsentrasiyasr en btiytik olan oblastda. yeni liivhenin
sothinde olur. Sethdan uzaqlagdrqca difiirziya edan agqarlann
konsentrasiyasr ve miivafrq olaraq, diskolasiyalann srxhlr
azalrr. Dislokasiylar p-z-keq:idi oblastrna adoton gedib gatmlr.
Germaniumda, silisiumda ve bir srrl diger yanmkegiricilorde ikinci faTanrn laranma^ yanmk:giricilerin berk fazasrnda mis, qrzrl, demir kimi elementle,rin hell olunmasrnrn
temperaturdan asrlt olmasr ile bafhdtr. Bu metallar, bundan
baqqa, diffuziya temperaturunda yiiksek yiir0kliiye (miiteherrikliye) malikdir, bu ise real diffirziya g,roseslari miiddetinde
bu agqarlann ldvhenin biitiin derinliyirLe d.iffuziya etmesine
gotirib gxanr.
Soyudularken yanmkegirici-metal bet* mahlulu ifrat
doymug hala gelir ki, bunun da neticasiride metal geklinde ve
ya onun yanmkegiricida berk mehlulu qellinda ikinci faza
meydana g1xrr. Metal atomlan adeten dcfektlerdo, her geyden
ewel dislokasiyalarda grikiir (yr[:lrr). I]u, p-z-kegidinin keqirici kdrpiiciiklorle guntlanmasrna ve netice etibarile, eks
coroyanm artmasrna getirir.
$ 6.5.
Diffuzion stnrkturlarln prarametrlerine
nozarot iisullarl
Diffuzion qatlara nozarot agagrdakr parametrler iizre
keqirilir: yannmts p-n-kegtdinin ye asma derinliyi x, ; xiisusi
sethi mtiqavimet R, ; aSqSarlann setlt; konsenfrast'yast N" ;
aSqann paylanma
potili
p-n-kegidinin yerlasma darinliyini, nozarat etmok iigtn
gox
an
ipledilen iisul .gfenl< Slitin r,rnglanmasi iisuludur.
Sferik glifi bazrrlamaq lgiin diametri 3li-100 mm olan polad
ki:ranin sethinrl zerrsciklerinin tilgiisii < I mkm olan almaz
138
.
,.'
pastasl siirtiib, n,lzarot olunan lijvhenin sethina srxtr ve
firladrrlar (qak. 6.1 l). p-n-kegidinin serhadlerini agkar etmek
iigtin ahnan sferil: oyu[un derinliyi p-r-kegidinin yerlaqme
derinliyindan (.r) bi;yuk olmahdrr. Serheddi 48%li tliiorid
tur$usuna az miqdarda (0,05-0,1 %'l 70%-li azot tur$usu olavo
edilmiqagrndncrrJaoksidlegdirilnra neticesindapoblastrn
renginin deyigmasina (tiindlegmasine) gore teyin edirlar.
R"ngli glifde miliroskop alunrla sferik glifin kontunrnun
veterini (xordasrru) /tilgiir ve p-z-kegidinin yerleqme derinliyini
(diffirziya qatrnrn qahnhfrru) aqagrdakr diishrdan taprlar:
^,=1.'./(4D),
(6.6)
burada D - kiirenin ,liametridir. Usulun xetasr 2+10 mkrn
qahnhq diapazonunda -10% tegkil edir.
Dilfuziya qatnm R, sath miqavimatini diird zond iisulu
ile 6lgiirler (gek. 6.12). Cereyau 1 xarici zondlann (/)
arasrndan buraxrlrr v,: daxili (2) zondtanmn arasrndakr U
garginlik diigkiisii olglLtiiLr.
$ek. 6. p-r-keqidinin yerlo;ma darinliyirrin sferik plif vasiresila
I- sl'erik quyucuq; 2 - di:Tuziya qatr; 3 , l<ivhe; 4 - vetor-
iilgiilmesi:
toxunaD:5 - ronglenrnig qat.
$ek. 7. Sath mirqavinretinin d6rd zond usulu ilo dlgmok iigiin sxem.
139
Soth miiqavimati R. ag,lfrdakr diistrrdan hesablamr:
II
R,='i
*
(67',
burada - r( - niimunenin a dlgiisii vo zonClar arasrndala S
mesafesiudan aslh olan diizelig emsahdtr. (a/.! nisbeti btiyrik
olduqda bu amsal 4,53-a beraberdir, yerri
R, =
TI
4.5tu-
(6.8)
Legba edon a;qarrn Ns sathi konsentrusiyasmt
miiayyan etmok iigiin agqann diffuziya oblastrnda paylanma
xarakterini bilmek lazrmdrr. Diffuziya profi eri iigiin
hesablanan ve sethi konsentrasiyanr orta xiisusi miiqavimatla
{,1o) baplayat qrafikler (irvin ayrileri) mi,vcurldur. Xiisusi
mlqavimetin orta qiymetini
p : Rs.xt
(6.9)
diisturundan taprr vo sonra irvin oyrileri vo ya cedvellerine
gore l/yi taprrlar.
ASqann paylanma profilini ekser hallarda C_U
xarakteristiualan (volt-farad xarakteristikalan) iisulu ile,
elece do axma miiqavimati iisulu ile te1,t.n ecirler.
C-U-xarakeristikalan iisulunda eks istiqamatde siiLriig_
diiriilmiig p-z-kegidinin turumu totbiq olu:ran gerginlikden
asrh olaraq tilgiihir.
Hal-hazrda daha gox yayrlmrg axma miiqavimati
tisulunda gap qlifde iki zond arasrnda nriiqavimet dlg iir ve
neticelorin iglenmasinden sonra N. - in paylanma profili
ahnr.
140
Fesil
.
7
iou agqanr.ANMAsr Usulu ir,e
EL]EKTRON-DE$iKKECiDiNiNALINIITASI
ion legirlanmasi (asqarlannasl altLlrn sath qatma, onu
ene{isi bir nego kiloelekton-voltdan bir nega meqaelektronvolta qeder (adeten 20-100 keV, yeni 0,003_0,015 C) olan
ionlarla bombardman etmekle atomlann daxil edilmesinden
(yeridilmosindan) ibaretdir. ion aSqarlanmasr prosesi berk
cismin sath qatrmn xassalerini (ilk ntivbedo elektrofiziki
xasselerini) deyigmek iigiin apanlr.
Ion agqirlanmasr iisulu hal-hazrda yanmkegiriciler texno_
logiyasrda en perspektivli iisul hesab olunur. Bele bir fikir
vardu ki, bu iisul yaxrn galacekde elektron-degik struktur_
lannrn yaradrlmasr iigiin istifade olunan diffuziya, diffirziya_
eritme, epitaksiya kimi iisullan evaz eda bilecek. Br1
agqarlaylcr madds ile berk cismin qargrhqh tesirinin qeyri_
istilik xarald.eri ile elaqedar olaraq ion agqarlanmasrnrn iiitiinliikleri ile gertlenir.
Ow.e,la, bt iisul universaldrr, giinki istenilen agqan
istenilan bark cisme - metala. dietektrika, yanmkegiriciye
daxil etmal,a imkan verir. ikincisi, asqarlanmanrn izotop
tomizliyini temin edir, agqarlanmrg tebeqeye nezarat olunmayan agqar ann daril olmasrm praktik olaraq mrimkiinsriz edir;
tigiinctisi, algaq temperatularda (bezi hallarda, hotta otaq
temperatururrda) apanlu.
Usuhrn tetbiqini mehdudlaqdrran cahetler ionlann daxil
olma darirliyinin kigik olmasr vs buna grire de p-a-kegidinin
yerlegme dsrinliyinin az olmasrdrr; bu, sonrakr texnoloji
iglemeleri getinlegdirir va yanmkegiricinin baglanfrc sathinin
keyfiyyatina gox yiiftsek telebler qoyur. Bundan elavo,
avadanh[rn qiymeti gox yriksekdia bu avadanhfia qulluq
l4l
etmak iigiin xiisusi tolim kegmi; (tiyrodilmig) yiiksek ixtisaslt
personal telab olunur.
$ 7.1.
ion aqqarlanmasr iigiin avadanhq
Berk cisim elektronikasr cihazlanmn istehsalrLda istifa.de
olunan ion-giia siiretlendiricileri sektor tipli kiille-spektrometrlorinin esasrnda (bazasrnda) qurulmugdur (gek. '7.1, a).
fasfiil
t+ tJ
$ek.
7.
l. ion-;iia siirellondiricisinin
sxemi
Siirettandirici .1 ion manboyi:ndeq 2 vakuum karnemsrndan,
3 elektromaqnit analizatonmdan ftiitle separatoru), hadefin 4
qebuledici qurlusrmdan, val'tum sistemi
menbeyinden (qekilde giisterilrnevib) ibaretdir.
t42
ve
qidalanma
Agqa:layan (legiro eden) maddonin ionlan menbenin
kamerasrnda hayacanlandrnlan (yaradrlan) qdvs bogalmasrnda
yaramr. Bark cisim - liqahrra Smiiqavimet sobasmrn daxilinda
yerlegen 7 rnetal qabrna yerlogdirilir. Bu qabrn qrafit ve ya
odadavamh keramikadan diizeldilmig 9 qazbogalmasr kamerasr
ila alaqesi vardrr. Kamera iizerinde qlzdmlan ,/d oksid katodu
var ki, o qOvs bogalmasrru asanlagdrrmaq iigiin elektronlan
emissiya edir. Elektronlar kameraya oflutr yuxan hissasinde
olan xiisusi kollimasiya de;iyinden daxil olur. Plazma
qaytamnda ionlann srxhfrm artlrmaq iigiin menbo kiimekgi
elektromaqnitle techiz olunmugdur ki, onun sahesi ionlan
kameranrrr oxuna teref toplayrr. Menbada qaz ya ya
buargekilli liqaturadan da istifade etrnek olar; bunun iigiin
brxar vo qazlann xaricden kalneraya xiisusi giroceklerder
daxil edillnesi nezerede tutulm ugdur.
Qazbopalmasr kamerasmrn rin divannda degik vardr ki,
buradan iollar plazma qaytanrndan yerle birlegdirilmig esas
elektrodd:ur ,1,1, elektronlann selina mane olmaq iigiin 3-5 kV
potensiala malik arahq elektrod&rn 1y've miisbet siiretlendirici
potensiala rnalik fokuslayrcl elektrod.l"n 12 ibarat ion-optik
sistemin (iorlann ekshaktoru .1-lt k<imeyile grxanlr.
$ekil 7.1, & de gristerilmip menbods fokuslayrcr elektrod
funksiyas,nr boplma kamerasrnrn tin divan yerino yefirir.
Stiretlondirilmig ionlann dastasi kiitla-separatonrnun giriq
yangrna cliigrir ve burada giicli.i rnaqnit sahesinin tesiri alhlda
ionlar aqafrdakr tenliyo uy[un gakilda ktitlelerine grire
aynlrrlar:
R=
6;E
,l;
I
(7
1)
B
burada ,R - ionun kiitla-separatorun maqnit sahasinda trayektoriyasrrun cadiusu; nr - ionun kij.tlesi; E- onun enerjisi; a - ionlagma darecosi; e - elektronun ;riikiidiir. Qebuledici qurfunun 6
143
kamerasrnda miiayyon kiitloya malik ionlar clostosi ion
cereyarun tilgen cihazla birlagdirilmig Sqapafirnda fokttslanr'
Qebulcdici qurlu hedafi desteya nezeran lazrmi bucaq
altrnda qoymala imkan veran qoniometrla vo a;qarlama
prosesinde alth$ qrzdrrmafa imkan veren miiqavimat sobasl
ila techiz olunmugdur.
$ 7.2.
ion atqarlanmosr iisulunun liziki esaslarl
Orta va yiiksek ene{ilaro qedar siiretlenrnig ionlar berk
cismin qofosina daxil edildikda hodef atomlannrn niivalori va
elektron <irt'tikleri ile qargrhqh tesire girir, 6z ene{ile'rini itinr
va qofes temperaturunda istilik diffuziyast siiretlorine qeder
tormozlamdar.
Siiretlandirilmig ionun bark cisimde enerji itlikrrinin iki
mexanizmi miimkiindiir: 1) niiva (elastik) toqqus'malart '
burada ion hedofin atomu ile ciitdvliikde qarqrhqh te:irde olur
lro onun enerjisi hedefrn at'cmlanmn irelileme hereketi
ene4isine gewilir ve 2) elektron (qeyri-elaslik) toqquqmalaru '
burada ion hedef atomunun elektron tirtiiyii ile qarqrhqlt
tesirde olur ve tiz enerjisini atomun ionlaqmasr ve ya
heyacanlanmastna serf edir'
Niive toqqugmalan ionun btiyiik enerji itkilori ile miiqayiot
olunur ve onun hereket istiqarnatinin ahemilyetl'i 'lorecoda
deyigmesine getirir. Bu zaman ltedefil stmkturunun nizamt
pozulur (gok. 7 .2), daxll olma (yeridilme) yolu:ndr nizamr
pozulmuq quruluSa malik biitov oblastlar (klasterlar) ( 1) emela
gelir ki, onlarda yiiksek konsentrasiyah Frenkel defektleri, ve
ya sath qahnda (l $ottki defektleri mtivcud o1ur.
Klasterlerin irtgiileri 10 nm-e qeder ola bil.ir'. Dii;en
ionlann sxhs yiiLksek olduqda onlarur bir-binni orhnosi
kristalda makroskopik amorflasmq oblastlann )'atitnmasrna
getiro bitir. Her bir hadefin tipi va daxil edilmig ionun tipi
144
iigiin ion selinin limit qiymati vrudrr ki, o da amorJlasma
dozast adlantr.
$ak. 7.2. Kristalda nizamr pozulmug
oblastlann amale gelmesinin sxemi:
I - klasterlar,2 - soth qall.
Biltov xotlar daxil olan ionlarrn
kayektoriyasr, punktir xotlar iso tapmo atomlannlD trayekloriyasrdrr.
$ 7.3.
Amorf bark cisimlarde vo monokristallarda
daxil edilmig (yeridiilmig) ionlarrn qegrtr vo
paylanma profili
Yanmkegirici cihazlann istehsaLnda texnoloqlar legireedici agqarlann paylanma profilini miieyyenlagdirmek ve bu
profili konkret tit ci hazda reallagdrmaq problemi tle qargrlaslrlar. DiffuTiya asqarlanma$ hahnda agqarlann paylanmasl
va onlann sathi konscntrasiyast ta.mamilo diffuziya prosesinin
temperaturu ile miiey.ien olunur - ion asqarlanmast prosesinde
ise bu parametrlor bir-birinden asth olmayaraq deyiga bilir:
daxil edilen atornlarrn konsentrasiyasr giialanma dozasrndan
aslhdlr, onlarrn paylanma profili ise destedeki ionlann enerjisi
ila miieyyen olunur.
Berk cisimdo daxil edilmig atomlann paylanma profilini
tapmaq iigiin onlanrr qagrgmt miieyyen etneyi bacarmaq
lazrmdt. Daxil edilarL ionlar bark cismin daxihnde mttemadi
olaraq hedafin atomlan ila qargrLqh tesirde oldufundan, onlann
horakot trayektoriyasr kifayot qeder miirekkebdir.
ionlann tomrozlanmasr statistik prosesdir, buna g6re de
onlann hodafde berkime (m<ihkamlenme) yen. tesadiifi xarakter daqryr ki, bu da ionlarrn qagrgrnda miieyyan sepilmenin
t45
meydana gxrnasrnda oziinil gostarir. ionla.nn berkrme yerini
toyin edorkon agaprdakr anlaytglardan istifa.de edirlar: ionlann
tam orta qagrgr (rR), tam qa,gl$ln hadafin sothine normala
proyeksiyasr ($ ), proeksiya olunmug qagrqlarn orta kvadratik
sepilmesi (qagrgrn dispersiyasr) (/R, ) (qek 7..1).
$ek- 7.3. Daxil edilmip ionr.rn hadefdo tam qagrgr R ve onun
ion dastosinin istiqamatino proyt'ksiyzsr X,
$ak. 7.4. Amorflaqmrs qalda qagrilann paylanrnasr:
A'- konsentrasiya;r - derinlik.
lon agqarlanmasl zaman! alth$n (hadafin) materiahnda
ionun kegdil tam yol R yox, onun ion destesinin istiqametine
proyeksiyasr, yeni daxilolma darinliyi ve ya proyeksiya
olunmu$ qagrg R, maraq kesb edir.
Amorf althqda (hadafda) legiraedici iorrlann paylanma
xarakteri kifayet qeder deqiqlikle normal Qat6s paylanmasr
ile tesvir olunur ($ok. 7.4 ).
ion aqqarlannasrn,n oksar hallan iigiil /f,r-nin qiymetini
- 25% dsqiqlikle agalldakl dirsturdan qiymetlerdirmek olar:
2,5ARo=
bwada M,
kiitlesidir.
-
t,1R]Z(MIM,)tz(MiMt)lp
ionun kiitlesi,
M,
146
Rp
Q.3.1)
-alth$l.:l. t.hedefin) atomunun
Bu ifade aga$rdakr asrhh[rndan
sapilmeya tevafiiq edir:
AR// Rp". (Mt+Mt)
tayin olunan nisbi
tz(MiMt)ltD
(7.3.2)
Daxil edilmig agqarlann {o derinliyindeki z konsentrasiyasr qagl$Iann Qauss paylanmasr hahnda aqa!.rdakt miinasibetden taprlrr:
n :No 2,5AR,
(7.3.3)
burada N, - vahid sotho daxil ediimiq ionlann sayrdu.
(7.3.3) dilsturu birinci yaxrnlagmada daxil edilmig
legireedici ionlam rnaksimal konsentrasiyasrm verir. ARp<4p
olduqda maksimal konsentrasiya N *:N, / l;./R, miinasibeti
ila miieyyen olunur.
Legireedici aq;qann konsentrasiyasr agqarlaomr$ qatln
derinliyinin funksiyasr kimi
],1(x)
:N-*exp f-k -R /AP
)'
)
miinasibetinden tatrrLla biler; burada x - legire olunmug qatrn
istiqametinde alth! rn sethine derinliyidir.
Monokristal nraddelerde qagrglar amorf maddolorindokinden ionlann kunaldan kegmasi hsdbasi (yeni onlarrn
kristal qefesdon demek olar ki, toqqusmasrz kegmesi)
sebebindan ahomiyyetli dereceda ferqlanir.
Kanaldan kegmo effekti yalrrrz o zzmar. mflgahide olunur
ki, ion qefese kanahn oxuna paralel vo ya kigik bucaq alhnda
dii;situr. Oger alma:r tipli qefese (l 10) oxu istiqamatinde (Eek.
7.5, a) ve ya tru o:xa nazeren 100 bucaq altrnda (gek. 7.5, 6)
baxsaq gtirerik ki, birinci halda kanallar (110) sethine normal
147
diigen ionlar iigiin agrqdrr. ilcinci halda ion dostesine nezeren
atomlann yerleEmasini xaotik, hodofi (alth!r) isa amorf hesab
etmak olar.
a)
$ak.7
b)
5
Almaz tipli qefasin moCeli
$ok.7.6. Kanaldan kegxls effektinin sx.:mi:
ao-
kanaldaa kegmenin kritik buca[r;
kantrldan kegmi; ionlar
ion;' B,
C
/t
k?naldan keqmemig
$ak. 7.7 Kanaldan kegrne effekti mdvcud olduqda qagrglann
paylanmastnrn sxemi:
ly'- konsentrasiya; x- d,arinlik; R* - ioalnn kanallagmasrnrn
maksimal niifuzetnra tgirme) derinliyi. Rr- ram qagtltn iun
dastasinin is!iqamarino proyeksiyasr
Kigik bucaqlar altrnda toqqu$malar
zamanr kanah tegkil
edon snanm atomlan fokuslayan linzala. kimi tesir edir. Bu
effektlor yox olan on biiyiik. bucaq kana ldan kegmanin kritik
bucafr (rg*) adla.mr.
148
Kritik buca[rn qiymoti hedafin parametrleri, daxil edilen
ionun kiitlasi, enerjisi, eleco da kristhlloqrafik istiqametle
milayyan olunur. Minimal kanaldan kegma 7+10"-li bucaq
altrncla rniLgahide olumr. Kanaldan kegme effektini aradan
qaldrrmaq iigiin altrqlan kristaln oxuna dofru 7'-dan artrq
olmayan bucaq altrnda eyirlor (meyllendirirler). $ek. 7.6-da
kanahn oxuna nozoron miixtetif bucaqlar altmda di\en va
hedefin sathindo miixtolif nriqtelerde daxil olan ionlann
trayektoriyalan gosterilmiqdir.
Kar alJan kegme effektinden na yiiksok temperatwda
legirlemakle, no de kristalln oxu ile ion destesinjn istiqameti
arasrnda ytinelmeni deyigmekle yaxa qurtarmaq rniirnktin
olmur. Buna [email protected] lcgrro edilen qatr awelcedon
amorflaqdrmaqla nail olmaq rniimkiindiir.
Bark cisim elektronikasr cihazlanm hazrlayarken
kanaldarr kegma effektinden istifade etrnirler. Qiinki kanald,n
kegma mdvcud olduqda qag: glarLn paylanma eyrisindo (gek.
7.7) iki miixtelif hisse olur: l) ion destasinin kanallagmayan
hissesinin qagrslanna levafiiq edan (uylun olan) vo eyni
terkibli arnorf althla aid Ro va
olunan
-,l
ARn qiymetlerile xarakterize
hissasi ve kanaldan kegmig ionlara tevafiiq eden
v
e
ionlann Caha darine daxil olmasr ilo xarak.terizo olunan B
hissesi.
Dotil edilon ionlann
monokristallar iigiin paylanma
profilinir lianaldan kegmeni nozora almaqla hesablanmasr va
proqnoz aqdrnlmasr xeyli gotiu masele oldulundan, praktikada
amorf althq (hedef) iigiiLn hesablama variantrndan istifads
edrrler. Bu zaman bele hesab edirler ki, dilgme bucaqlan her
bir tip aldrq (hadef) iigiin kritik qiymatden boyiikdrir.
149
defektlerinin yaranmH
mexanizmlari ve tiPleri
$ 7.4. Radiasiya
Berk cismin knstal qefasirLa yiiksek enerjili ic,nlann daxrl
edilmesi miixtalif tipli radiasiya defektlerinin yarattmast ilo
mu$ayiat olunur: diiyiinlar alasrnda atomlar, vakansiyalar ve
ya onlann aqreqatlan, vakansiya-agqar atomu kompleksleri,
dislokasiyalar, qablagdrrma defektleri ve s. yiit:.sok defekt
konsent-asiyasma malik oblastlann superpozisiyasr berk cismin
sethinde kristallik qunrlugrur tamamile pozulmasna - om.rn
amorflasmasua getiir.
7.4.
L Radiasiya defektlarinin yaranma mcxanizmi
Daxil edilmig ion hereketi zamant oz kinetik enef isini
qefesin atomlanna iitiiri.u. Oger <itiiriilen enerji atomun
diiyiiurdeki Eo rabita eneg'isindan b<iyiikdiirse, onda ilkin atom
diiyiindan vurulub grxanla va kristal boyu harekat etmeye
baqlaya biler. Oger onun (ilkin atomun) enerjisi -8, -nin
qiymetindon bdyiikdiirse, o diiyiinlerin arasrna qofesin diger
(dtbare) atomlanm kegire bilor. Belalikle, kistaltn qefesine
diigmiig ion toqqugmalar silsilasinin ftaskadmn) taSebbiiskan
kimi 9x4 edir ve bunun neticosinde miieyyen mehdutl oblastda
miixtelif defektler yaranr (gek. 7.2-ye bax).
ve
yr:rlegmasi silsilenin yaylma
xarakterinden asrhdrr ki, bu,fu her geydon ewel qefosin
qurulugu ile mteyyen olunur. Azad olunmuq atomlann bir
hissesi kanallara dtigiir ve onlann fokuslayrcr tosiri alhnda
biiyiik masafalere hereket eda bilir; diger hissesi ise kanaldan
Onlann rniqdan
grxaraq, kanahn divarlan boyunca pozuntular yaradr. Defektli
oblastm forma va olgiileri hsmginin ionun kiitle vo enerjisi,
atomlarrn kiitlesi ve hodafin temperahrru ile mtieyye,n olunur.
Oger hedofin temperahuu ki{ayet qeder f iikselldirse, bezi
l:;0
defektler, rreselan diiytinlerarasr atomlar va vakansiyalar
kristal boyu miqrasiya prosesinde rekombinasiya yolu ile
annihilyasiya edir (yox olur). Defektlorin arnihilyasiyast
prosesi oksof hallarda artlq otaq temperaurunda baq verir.
qiialanma dozalannda yerdeyigmig (siirii;mns)
atomlann sayr (1 sm2-de) QNo -yo berabardir; burada Q giialanma dozasr; -ly'a - bir daxil edilrnig ion terafinden
siipihqdiiriilmii5 atomlann orta sayr.drr. On sade gekilde N, -nin
Kigik
qiymetini E>> E, hahnda Kir:gin-Piza diisnuundan tapmaq olar:
No=
E/QE),
(7.2)
burada E - ionun enerjisi; E, - hedaf atomunun diiyiinler
arasma kegmesinin astana enerjisidir (Si ttein Or= 22.Ur.
7.4.2. Radiasiya deleletlariain xarukteristikalarr
On sade defektler Frenkcl
deJektlaridir: diiyfinler
lJ. Krisalda vakansiyalar birleqib
diuakansiyalar V-V, atvakansiylar Vt , baauakansiyalar Vo '
heksvakansiyatar Vo yarada biler. Bundan baqq4 vakansiyalar
aqqar atonlan rla komplekslar (assosidlar) yaradr. Buolar,
vakansiyarann V qrup atomlan ile assosiasiyasrdr (.8 merkezler): V+ P; V+ As; I/+ Sb, vakansiyalarul oksigen
alomlarr ile assosiasiyast'. V+ O = A-merkez; vakansiyanrn
bor atomu ila assosiasiyast: 7+ B. Divakansiyalann oksigenla
assosiasiyalan yarant: 9'+ 7+ O, diiynlerarasr silisium atomlannrn oksigenle assosiyalan yaramr ( + o (,.( - markeder) ve s'
arasrnda atom (,I) - vakaosiya (
Sade defektlerin ion daxil edilmesi ve ya sonrakr tablama
defektbrin, meselen,
(bigirme) i:amaru birlagmasi
biler.
ola
sebab
yaranmaslna
dislokasil'alann
ratti
ionlinn daxit edilmesi prosesinde sada defektlar
lokallagmrq oblastlarda - klasterlarde toplaqa bilirlar ki, orada
l5l
osas kristallik qurulug saxlanlhr. Klaster miirok&eb qurulu$a
malikdir: o, divakansiyalarla zengin niivedon ve va}.anstyalann agqar atomlan ile assosiasiyalanndan ibaret de:lek.tlarden
tagkil olurunug tirtiikden ibaratdir. $iialanma dozasmtn
yiikselmesi ile klasterlerin sayt vo dlgiilorinin attm:Lst onlann
bir-birini iirtrnosino ve netico etibarile, qel-esin ni;lamrmn
tamamile pozulmasrna, yeni onun amorfla$maslna gatirir. Berk
cismin sethinde amorf qattn \/alanmasl sathin elektronoqramalannda qeyd oluna bilir: mr:nokistalllarda ele,kb:onlann
sopilmasi iigiiLn xarakterik olan Kikugi xetleri yox olur.
Radiasiya defehlarinin lablanmast ionun daxil edilmesi
prosesiodo amorf qatmrn yararubyaranmamasmdan asllt olaraq
miixtalif temperahrlarda apanlr. Germaniumda arnortlaqmrg
0C
temperanrda, silisiumda
qatrn yeniden kristallagmasr 400-500
ise 600-700 t ternperaturda gedir.
$ 7.5. Agqar atomlarrnrn
aktivlegdirilmasi
Qeyd olundulu kimi, daxil edilmiq (yeridilmiS) atomlar
berk cismin kristal qefesinde osar;on diiytinlor arasurda yer alr
vo elektroaktiv merkez olmurlar. Agqar atomlanal
aktivlegdirmek iigiin tablama aparmaq laamdrr; bu proses
zamatrl onlar qofosin diiyLinlerinda yer tutur vo avezetrne berk
mehlulu yaftdaruq, ya donor, ya da akseptor olaraq serbast
yiikdagryrcrlann konsentrasiyasrru atrtrlar.
Legire olunmup (aqqarlanmrp) tebeqelerin elekrofiziki
xassaleri aga[rdakr pammetrlarlo xamkteiza olumuir: sath
kegiriciliyi ,(va ya onun ters qiyrneti - xiisusi sath mtigavimeti
p; yiikdagryrcrlann sath konsentrasiyast ar; yiikdagrl/rcllann
effektiv Holl yilriikliiyii 7r.r; yiikdaqtytcrlann yiiriikliik ve konscntrasiyasrmn agqarlanmrg tobeqede derinliy'o g6re paylanmasr; agqarlamanrn effekti\{iyi ve ya istifado olunma
1s2
omsah
f ; bu axnncr
kamiyyot yiikdagryrcrlann sath konsentrasi_
yasnm daxil edilmir; aqqarur seth konsenkasiyasma nisbetine
beraberdir: a,,zAlr.
Elektroaktiv hzilda olan agqar atomlannrn payr (hissasi)
agqar ionunun kiitlosi, giialanma dozasr, agqarlama prosesi
zamaru hedefin temperaturu vo tablama temperaturu ile
miieyyen olunur.
Agqarlanmr$ toboqalori tablamaqdan meqsed hedefin
_
kristallik quruluqunu berpa etmakle y^rug,,
atomlannr
"gqu,
diiytirrlara kegirme,k ve agqarlanmrg tebeqeni
taruzhq
veziyyatine yaxrnlalrdrmaqdrr. Agqarlan aktivlegdirmek iigiin
<aga[r temperahulur> adlanan tablama apanrlar ki, bu zaman
bark cisimde diffuziya proseslannin siiratini nezera almamaq
olur. Silisium iigtin t,u remperatur 1000.C_den aga[rdrr.
Agqar atomlannrn kristal qefosinin diiyiinlarini evezlemesi
miixtelif crir ola bilar dinamik avazlama _ bl halda ion, 6ziiniin
axmcl toqqugfita zzrmaru yaratdrfir vakansiyamn yerina durur;
ionun diiyiine alqar atomvn baxrlan ionun ya.atirlr dilluziya
edan va*ansiya ih rekombinasiyast naticesinda dii$mo* daxil
edilmeden sonra tablama prosesinde ionlann vakansiyalart
avazlamasi (bu halda vakansiyalar termik heyacaniagmrg
divakansiyalaru, klasterlerin ve ,ya daha miirakkeb defektienn
pargalanmasr zanaru yarant).
Ovezetrne prosesi ile eyni zamanda eks proses - agqar
atomlannur driyiinler uuzrsrna grxrnasl da ba9 verir ki, bu da agqar
atornlannm radiasiya defel,.tleri ila qa4rhqh tesiri ile milayyen
olunur.
$ 7.(i. Yanmkegirici birlegmelerin ion
a
;qarlanmasl nrn xiisusiyyotleri
Yanmkegirici birlagmelarin ion agqarlanmasr apqarlann
nisbeten aga$r temperahrlarda daxil edile bilmesi baxrmrndan
153
daha biiyiik maraq kasb edir, giioki bu halda istilik
defektlerinin yanurma ehtimah tox higikdir' Hemqinin
dilfirziya yolu ila agqarlamadan forqli olaraq, birlagmenin
stexiometriyasrm saxlamaq mirmkiin olur' Bir lttra hallarda ion
tipini
agqarlarrmas, prosesindo sath qatrnda elektrikeqiriciliyin.
hahna
tarazlq
iigiin
inr"rriyu etmok miimkiin olur; bumrn
,r.r.rn u.trq miqdarda aqqar daxil edilir Bundan bagqa ion
agqarlanmasr ile seth qatlannda A'IB' binar bark mehlullan
srntez etmek miimkiirr olur ki, bu da optot:tektron cihazlanmn
ve SiC
istehsah iigitr miihiim ehemiyyet kasb edir' GaAs, GaP
kimi genig yayrlmrg yanmkegirici birlo$melerin ion
agqarlanmasmrn xiisusiyyetlarini nezordan keqirak'
+.GaAs va pGaAs niimunolonnin a!u' ionlar ve ya
protonlarla (kigik giialanthlma dozalannda) bombardman
idiL..i materiah yanmizolyator hahna kegirrr bilir (l0i-10'
Om.sm). D-i. Mendeleyevin elementlarin d6vn sistemi cedve-
linin II qrup elementtari olan Zn, Cd. Be, IvIg qallium arsenida
aaxii eaitaime akseptor rolunu oynayr ve qalliumun
altqafosinde yer alrlar.
IV qrupa aid I, Si, Ge, Sn elementlerirrin.agqarlan qallium
un"nid iiqiin amfoter olub, ister qalliumu, istersa de arseni
evez ede bilirler. Tecriibi olaraq miieyyen edilmigdirdir ki'
karbon silisium, germanium ve qalay' GaAs iigiin akseptordur'
IV qrup S, Se, Te agqarlan ion a'gqarlirnmasL zamanl arsen
atomlannt evezleyir ve donor rolunu oynaytrlar'
Qatliurn fosfidin giialandrrma zolzr[rru yaErl
oblasta
siirtigitirmek meqsedile bu tnateriahn az':tla (M vo ya M)
a;qarlanmasr maraq kosb edir. Miiayyen olmugdur ki, GaP
krist"lro" tarazhqdakrndan artrq miqdarda azot daxil etmekle
giialanmantn datla uzunlu[unu kifayet qedar geniy intervalda
deyipmak olur:
)"
:565,21+1,924
t54
1
o'
rE
N^ (nm),
burada .A/r- azot merkazlarinin konsentrasiyasrdrr,
sm-r.
Silisium karbidi:r ion aqqarlanmasr tgiin fV,, p*, Sb, ve
Li.
.
ionlarrndaa istifde olunur. Onlann hamrsr miixtelif'aktirrtegme
enerjisine malik donor seviyyeleri yaradrr. B*,
Al* ve In,
ionlan ile agqarlzLrnaqla .a-SiC-je
"tettitegiricltiyinin-in""liy._
srna nail olmaq m iimhindiir.
Silisium kafbida akseptor agqarlan daxil eEnekla diffirzion
stlfU:rlara msbotan daha yfiksek parlaqftq xaraktedsbkail
malik igrq diodlarr alrrraq miimkiindrlr.
$ ?.7. ion aqqarlanmaslmn yanmkegiricilerde agqarlann
diftuziyasr ile birge tetbiqi
ion
agqarlanmasr i.isulunun diffuziya ila kombinasiva_
slndan gox vaxt traruristor vo tiristorlann
zaif agqarlanrug
bt
oblastlanr:r fomrala;;drmaq, rezi.storlar yaratrnaq
;-;k-_
sxemlsri izole etrnok iigiin istitbde eairtar. gu __an
ion
agqarlanmasr prosesinde agqann .,daxil ediLmesi..
merhele_
sinde yanmkegiriciy,a ciddi dozalanmry miqdarda
,lqar
dax^il edilir. Daha sonra .,yayma.. (..qovulma,,)
.j;;;;1,","_,
prosesinde agqann telsb olunan paylanma profili
^dtthyrya
fomalagdrnhr, p-z*e.gidinin yerleg-e ae.intiyi
tezimt"nii.
DTil edilmip agqann ..yayrlmasr; (..qowlmasr..)
naticasinde agqann qatda yaranan paylanm" p.oiiti,
tarazhqda
olan
termodiflirzila prosesinde - tbrmalagan '
..
;ri;;"
profilinden
ferqlenir. Ferq biiyiik dozalarla gUf*jr.."a"
daha gox nozaro girrprr: konsentrasiya ,"tf," y*
Jf"rtau
nisbaten zeif, kristaihn derinliyinde (igarisindej
ise daba dik
drgrir (gek. 7.8). MiiLprhide olunan bu i..rqtrrin
*U"ti Amriy,
tablanmasr zamar\ radiasiya Ofettl-arinin
p"4rlr"_;,
n.otice.sindg yaranan artlq vakansiyalann m"ydrnu
elaqadar olaraq a1qann diffirziyasrmn siiretlenmesidir.
t55
g"rn^;il.
N (t), crn
$oki1 7.8. Miixtelif dozalarla
nrl ionlarla aSqarlanmrg .lallana difftziya "yayrlmasl'idan sonra borun silisigiialaDdlnl
umda payltnma profili
ion daxil edilmasi vo drffuziya pros€larinin kombinasiyast
asasrnda yaranan idaro olunan daha bir agqarlama iisulu
radiasiya ila stimullashnlmq diffuziyaalr. Itu iisul tarazhqda
geden diffirziya ile miiqayis,rde althEn drha algaq temperaturu
ile, normal ion agqarlanmasrna nisbot€rn daha az radiasiya
pozuntusu ilo daxil edilen agraqrn eks,tr hissesinin elektrik
cehatden aktiv halda olmasr ile xakterize olunur.
Radiasiya ile stimullagdrnlma ztrmant emele gelen
defektler osasen Frenkel ciitlonndon (vakansiya{iiyiinler
arasrnda atom) ibarotdir.
Diffi:ziya prosesinin radiasiya ilo stinrullaEdrnlmastntn
prinsipi ondan ibaretdir ki, yanmkegiri,:inirr qefesinde arttq
vakansiyalar yaradrlrr ki, daha sonra onlar knstal boyu
miqrasiya edon aqqar atomlan ilo yerlerini deyigirler'
Radiasiya ile stimullagdrnla.n diffi'rziyanrn ot;as garti prosesin
aga[r temperatr-uda apanlmastdu ki, giinki temperaturun
artmasr ilo radiasiya defektlorinin rekomt,inasiyasrntn intensivtiyi artr, bu ise diffirziya siiretinin azalme.sma getirib glxanr.
Radiyasiya ile stimullagdurlmrq difhrziya gox gevik
agqarlama iisulu olub, agqarlann raylanma profilinin
generasiya olunan defektl,rrin yayrlrna drrrinliyinin (yeni
hisseciklerin enerjisinin) deyiqmaklo gc,nig
tenzimlemeye imkan verir.
156
diapazonda
Fasil
8
OMiK KONTAKTLAR VO KONTAKT
SiSTEMLORi
Omik kontakt dedikdo ele metal-yartmkegirici kontaktt
nazarda lutulur hi, o xatli volt-amper xarakte stikasmo
malik t,lur va orads qeyri-itsas yiikdagryralann inieksiyast
hadisasi bag vermir, Her bir berk cisim elektronikast cihazt
ve ya inteqral mikrosxem onlan.n elementlari ile xarici dovre
arasrnda elaqe yaratmaq iigrin omik kootaktlarla techiz
olunur.
Planar cihazlarda hem adi kontaktlar (;ek. 8.1, a), hem
de dielektrik qahmn sethi boyunca yayrlan kontaktlardan
(gak. 8.1, 6) istifade olunur. Yayrlan kontaktlann tatbiq
olunmar;r aktiv oblastrn 6lgiilarini ehemiyyetli derecada
kigiltrnoye. elaca de ona etraf miihitin arzuolunmaz tesirini
azaltmala imkan verir.
$ak.
I
8.I
Ptanar cihazlara kontaktlann sxemi:
,- dielekrik qatt
grnS;2- kontakt;
stra telebler qoyulur ki, onlann
6denmesurden cihazlann elektrik vo mexaniki xasseleri, elece
de onlat rn stabilliyi gox asth r:lur.
Kontaktlard qargr
bir
157
Bu telabler agalrdakrlardrr:
I - kontakt diizlandirmeyen olmahdrr (veni onun
miiqar.imoti elekhik careyamrun istiqametini deyigdikde
deyigmomelidir);
2 - p-n-kegidirur, miistevisine hem perpendikulyar, ham
de parallel istiqametda miiqavimet gox kigik olmahdr,
yiiksek istilikkegiriciliyine va rranmkegiricye (ve hsmginin
okside) yaxgr adgeziyaya malik olmaldrr;
3 - qeyri-esas ytikdaglyrcrlarlarrm injeksiya etmomolidir;
4 - yanmkegiricinin ve birlogdirici naqillerin remperaturdan geniglenmesi emsahna yaxln temperaturdan geniglenme
emsaLna malik olmahdr;
5 - yarrmkegirici ve birlegdirici naqillerle strbil metallurj i s.istem emele getirmalidir;
6 - yarrmkeqiricinin daxilino dorirrden niifirz etmomalidir
darinliyinde yerlagir);
7 - kontakt rnateriah fotolitoqrafiya iglenmosi (500 xetrhm
ayrdetrne qabiliyyatine qeder) aparmala imkan vemrol idir.
Qeyd etrnek lazlmdr ki, qc,yulan biitiin teleblenn hamrsrna eyni zamanda cavab veren kontakt yaratmaq praktiki
olaraq miimkiin deyil.
$ 8.1.
Kontakt materiallarr va kontakt
sistemlerinin niivleri
Metahn yanmkegirici ila srx tomast (kontaktr) zamanr
emele gelen energetik gapor elektronun metaldan p., ve
1'anmkegiriciden gy gtxtg iglerinin minimum furqi ile
miieyyen otunur.
$ottki modelina gdro ogor 1o.< q, (*tip yannrkegiriciler
iigiin) ve err> gv (ptip yanmkegiriciler tigiin) qerti ii,lensrse.
158
metalln yanmkeqirici ile kontaktl omik olacaq' Lakin real
goraitdo metal-yanmkeqirici sarheddinde mtivcud olan
energetik soth hallanmn tesiri neticasinde ekssr hallarda
grxrfiglarini seqmekle omik kontakt almaq mirmkiin olmurY'anrkeqiricida giiclti aqqarlanmrg kontaktyam oblast
yaratdrqda kontaktrn keyfrvyeti yaxqrlaSf' .B-u oblast,
izerinda kontakt yaradrlan yanmkegirici materialla eyni tip
kegiriciliyo malik olur ve neticede n'-* vo ya p'-pnpli
smrktur )'arantr.
l1
E
Sskil E.2. Giicli.i
a5qarlanmtg
oblasta malik yanmkegirici ile
nretal]u kontaktr:
,I- metal; /1- yanmkegirici;
z1 giiclii agqarlanmrg oblast
Enerji diaqrammdan (gek. 8.2) g6riiniir ki, metalla yarrmkegiricinin agqarlanml$ sotho yaxm oblashnda p6 potensial
g.ieri mdvcuJur- Bu oblast giiclii aqqarlandrE:rndan' gaperin
tebaqenin eni kifayet qeder
iuxrnlrgrnau yoxsullaqmrg
i.iqitaii. Buna- g6ra da gaper sanki geffafdrr ve kontaktdan
."r.yonrn kegmasi iigifur gox kiqik gerginliyin latbiq oluffnasl
tifuy.t "ait (tunel kegidi hadisasi)' Bu zaman. kolgktm
miiqavimeti azaltr ve onun injeksiya xasselori. zeifleyir
esas yiikdagryrcrlai tonoL.t'unt oblastrn gtclii agqarlanmasr
.n yrq^ir^ miiddetinin azalmastna gatirir ki' bu da injeksiyanrni.titioi ohemiyyetli derecode azaldrr)'
1' elekkonKontaltdan axrb kegan cereyarun gox hissasi
lann, inieksiya toplananl
{, ise degiklerin horaketi ilo
159
baghdrr. Cereyanrn
kimidir:
bu
toplananlanmn nisbati
I,/ Iox exp lk
a$aErdakr
d _q)4k7)1,
brxada ga
- potensial geparin hiindiirltiyii; p - kontakt
potensiallar ferqi; ,&- Boltsman sabiti; Z_ temperahrdur.
Bu
miinasibotden gdriiniir ki, kontaktm keyfiyyatini yiiksalhnak
rigiin
geperi kigiltrnek ve kontakt potensiallar
.potensial
farqini bciyutmek lazrmdr.
Giiclii agqarlanmrg oblastr miivafiq a$qan sridib
yaprgdrmaqla, difhrziya yohr ile ve ya ion implantasil,asr
vasitesile almaq olar. Belo oblastlan Ge, Si, GaAs ,e
diger
yanmkegiricilerde omik kontaktlar formalagdrdrqd;r
t.aoarL.
Lakin bezi genig qada[an o lunmug zolala malik
yanm-
kegiricilorde agqarlann aks igareli meisusi defei<tlerle
kompensasiyasr sebebinden b,:ls oblastlan fomralagdrmaq
mtimkiin oimur.
Kontaktrn injeksiya xassi.lari metal_yanmkegirici serheddinde rekombinasiya merkezleri meydana grxdrqda zeifleyir.
Bele rekombinasiya qattnr vo ya pozulmup qatr effektiv
rekombinasiya merkezleri olan agqarlar daxil etmol:le
ve ya
yanmlegiricinin sethini miit,afi q surotdo i$lamokla .yaratmaq
olar.
Kontakt materiahmn fizikr-kimyevi, o ciimle,don metallurji xasselerine qoyulan tolebler ziddiyyetlidi::. nele ti,
kontakt material, bir terefdel inert (tesirsii; olmahdrr,
diger
terefden sothindeki oksid rebarlesini reduksiya edo bilmelfrir
(bun_suz
kigik kontakt miiqavirneti elde itnnk
-ti.tii,
deyil).-Bundan bagqa, kontakt yanmkegiricinin daxiline
gox
da
etmemelidir, giinki bu haldi kontaktrn ,r"*urriki
_grifuz
mdhkamliyi azalr.
Kontaktrn materiahna qo;rulan taleblare btitiin
metal_
.lardan
.
en yaxgr cavab vereni aliiminiumdu.. Alii.i;;
I60
yiiksek, kegiriciliye malikdir, plastikdir, silisiuma, SiO, ve
SirNo -e yaxgr adgez:iyasr var, agrndrncrlardan istifade edilmekla fotolitoqrafik iisulla iqlenilo bilir. Aliirninium silisiumla
stabil metallurji sistern amala getirir. Aliirnir:um tebeqalerine
termokompessiya iisulu ile uclar asaniqla qaynaqlana bilir.
Daha yiikse)< keyfiyyetli kontaktlar goxqatl, sistemlarin
esasrnda yaradrla bilor. Bu halda yanmkegirici ile temasda
olan alt kontakt iigiin yanmkegiriciye gox da derine niifrrz
etmoyon, oksid tebaqasini reduksiya eden ve higik kegid
m qavimotine malik metaldan istifada olunur. Yuxan kontakt
qatmr formala$drrmaq iigiin yiiksek kegiriciliye malik olan,
hem kontakt qah n materiah, hem de grxrg meftillarinin
metah ila uyupan me taldan istifade edilir.
Bir gox hallarda uyu$ma $ortini ctdemek getin oldufundan, iigiincii, ayrncr (ve ya baryer) qah daxil etmek lazrm
golir.
Kontakt tebeqa materiaL kimi titan, xrom, vanadium,
molibden ve volfiamdan istifade r:lunur.
$ 8.2.
Omik kontaktlarrn va kontakt sistemlerinin
varadrlmasl iisullan
Omik kontaktl.arr adeten eridib yaprgdrma, elektrokimyevi ve ya kimyovi gokdiirmo, vakuum buxarlandrnlmasr,
termokompressil,a iis ulu ile yaradrlrrlar.
8.2.1. Oridilib y,aptsdrrma sulu
Omik kontaktlann oridilib yapq&rma iisulu
ila
yaradrlmasr prosesi lga[rdakr kirni apanlrr. Kristall lcivhenin
iizerine gakilmig nazik metal tebeqasi ve ya iizerine
qoyulmug metal kiirocik onlann erimo temperaturuna qedar
qrzdlnhr. Bu zaman onlarda az miqdarda yanmkegirici hell
l6r
olur. Terkibinde erimrq metalm atoml ln ve legireedici
agqarlar olan yarrmkegiricin.i soyutd 'rqda bu sistem
kristallagrr. Buaun neticesinde eyni tipli ke('iriciliye malik
olan, giiclii aqqarlanmrq yannrkegirici qah fonnalagrr ve Men* -n vo Me-pr -p tipli struktur yaranrr.
Oriyib yaprgma prosesinde yanmkegiricinin metal torafinden islanmasr miihiim rol oynayu. islenmam yaxgrlagdrrmaq iigiin yanmkegiricinin sethini ar;qarlardan ve oksid
qatlanndan temizleyirler. Qahq seth qatrnt (plyonkasmt)
k-enarlagdrrmaq iigiin fliisden istifade olunur. Orima temperaturundan otaq temperahmma qeder soyudul lrken yanmkegiricimetal kontakhnda bciyiik qahq mexaniki gerginliklerinin
yaranmamasr iigiin ele yarunkegirici ve metal segiknalidir ki,
onlann istiden geniglenme smsallart ya:trn olsun, hem da
yaxgr olar ki, metal kifayot qeder plastiklil'e malik olsun.
E.2,2.
Elektrokimyavi va kimyavi gd,kdiirma
Elektrokimyevi prosesde omik kon laktlann yaranmast
elektrolitik vannada elektrodlann arastndan careyan buraxrJrqda duzun reduksiyasr ve katodun iizarindo metaLn
gdkmesi hesabrnzr olur.
Kimyevi ve elektrokimyevi gtikdiimreden esasen nikel
ve qrzrldan kontaktlar gekmek iigtin istifale olunur. Kimyevi
g<ikdurme prosesi vasitesila kontakt yaratdrqda yanmkegiri-
cinin sothinde metal duz mehlulunda olan reduksiyaedici
reagentin kdmeyile metalur duzdan rcduksiya olunmast
naticesinda almtr.
Nikelin kimyevi gtikdririilmasinden rjteri fosfat elektrolitinden istifade edirler ki. bu da z-tip silisiumda kontakt
mtqavimetinin ehemiyyetli derecedo ldgilmesine kiimek
edir.
Qrzrh adeten elektrokimyevi iisulla. qrzrl-xlorid ve ya
t62
kalium disianoaurat KAu(CN), esasrnda qetevi elektrolitlerinden g<ikdiiriirlor. Qlzrlm qalavi elektrolitlerdan g<ikdiiriilma siireti, cora)/amn srxhfr 20-30 A/m2 va temperahr
300-340 K olduqda, 0,025-0,05 mkm/deq-dan gox olmur.
8.2.3. Vakuumda gakilme
Planar texnolo;giyamn inkigafi ile elaqedar olaraq omik
kontaktlafl hazrlarnaq iigiiLn vakuumda gekilme iisulundan
istifade olunma[a baglandr. Metallann tebeqelerinin vakuum
iisullan ile gerkilmesi zamanr tebeqenio yiiksek derece
temizliyi, kontakt rrateriahmn yanmkegiriciye gox da darin
nrifuz etmemesi tamin olunur, kontaktrn miiqavimeti kigik
olur, qrup qeklinde iglenme apanla bilir ve s.
Vakuumda bu.uarlanduma iisulunda kontakt materiahnrn gekilmasi qrzdrnlan spiral, fokuslanmrg elektron destasi
va ya ion bombardmant vasitesile apanlrr- Metahn en sade
qrzdrnlma iisulrr - spiral ve ya qaytqclq vasitasile qrzdrnlmasr
zamanr giikdiiriilen metal tebeqesi konteynerin materiah ile
reaksiya mehsullan ve ya ondan buxarlanrb grxan agqarlarla
girklene biler. Yanmkcgiricinin sethini ugucu agqarlarla
girklanmelarden n:,iihafize etmak tigiin prosesin baglanlrc
anmda arakesmeden istifade etmok olar.
Vakuumda bu:rarlandrrma iisulu ile metal toboqolarin
alrnmasr iigiin iggi kameramn sxemi gek. 8.3, a -4a giisteril_
mtgdir.
Proses "/ qapa!,rmn alfinda 1,3.102+ 3,3.10, pa tezyiqda
apanhr. 6 yanmkegirici l6vhesi (alth!r) Z qrzdrncisrnrn
iizerine qoyrh.Lr, J? buxarlandrnclslnln iizarine- ise buxarlandrnlan metahn j' zolaqlan yerlegdirilir. Metal buxarlano:n
kondensasiya zonaslnl mehdudlagdrrmaq iigtn brxan althla
dofru ytinelden horokot etrnayan 4 ekmnrndan istifade
163
olunur. Herakat etdirile bil,:n 5 arakesnrasi prosesin ewelinde girkli metahn althlrn iizerina g6kmasinin qargrsrm alrr.
$ek. 8.3. Materiallann vakuumda buxarlandlrma (a',, kakrd tozlandrrlrnasr (6)
ve ion-plazrna tozlandrnlmasr (c) iisulu ila gakilroasi iiqiin isiifado olunan
qurfularrn iqgi kameralan:
I-
qapaq, 2
ekranlar,5
9
-
tav4
-
buxarlandrncr,
3
tozlandrrrlan mlterial,4, 14
-arakosme,6 yanrnkegirici liivhe,
l0
7
-
terpenmoz
q,zdtnct, S - stzdrncr,
yerle birlegdinlmiq ekran, t I .. katod. t2 - anod, 13 - hadol
Misal iigiin fT3 I I tipli tranzistorun omik kontaktlannln
yaradrlmasl zamanl giimtlg-qrzrl-sribiunr xblitesinin tozlandrnhb gekilmesinin texnoloji prosesindaki amaliyyatlann
ardrcllltErna baxaq:
) qur$rurul hazrlanmasr vo ifgi kameranu 1,33.104 pa
tezyiqe qader sorulmasr;
F germanium l6vhalerinin qrzdmcrntn temperaturu 520
+ 5 0C olduqda 10 daqiqe orzindo tablanmasr;
) buxarlandrncmm temperaturu 520 t 5 0C olduqda 15
saniye erzinde xelitonin buxarlandrnhb gokilmesi;
F onun germaniu.ma 520 + 5 0C ter:nperaturda 5 deqiqe
erzinde oridilib yaprgdrnlmasr;
F xelitenin 20 saniya erzinde lijvhe,nin qrzdrncmrn
temperaturu 400 + 5 0C olduqda tekraren buxarlandr164
)
rrhb gakilmasi ve qrzdrncrmn temperaturu 340 t 5
<'lduqda bir daha gekitmesil
kivhenin otaq temp€ratruna qader soyudulmasr.
0C
Buxarlandmhb gekilma vo eridib yaprgdrnlnra
neticesinde 0,4-0,5 mkm qaLnhqh metal toboqo yararur.
Bu metodun iistirnliiklari prosesin nisbeton sada ve
tekarlanan olmasr, althla ister bir, isterse de bir nege metah
buxarlandrrmaq imkanr, metal toboqenin vakuumda oridilib
yaprgdrrrlmasrdrr. Bu, lovhelari oksidlegmedan ve girklenmoden qoruyur.
Bu metodul
gahgmayan cahetleri ahnan metal
tebeqelorin qahnhla ve terkiba gdre qeyri-miintozemliyi (bu
onunla beilhdtr ki, buxarlandrrma ndqtevi menbedan ve
miixtelif temperaturlarda apanlrr), elace da ham qrzdrnlma
zamanr, ham de buxarlandLncr diivreden agrldrqdan sonra
etaletliliyindedir. Tabeqelain keyfiyyetine qahq qazlann
terkibi (su buxarlan, oksigen, karbon oksid ve s.) tesir edir.
Terni;z metal tebeqelari almaq iigiin fokuslanmrg elektron
dastesir.den istifada edirlar. Bu halda buxarlandrrlan metaLn
lokal qrzrnasr bag verir ve adeten girklenmenin menbeyi olan
qaba ehdyac qalmrr.
Kstod tozlandtzlrrasr iisulu ilo metal tebeqelerini
alarken buxarlandrnlacaq metal qrzdrnlmrr, bunun ovozino
onu tesirsiz qaz, gox vaxt arqon ionlarr ile bombardman
edirler.
Katod tozlandrnlmasr metodu ile getin eriyen metallarrn
(tantal, titan, sirkonium, niobium), hemginin silisium,
germanium, aliimininum, nikel, giimiig, qurl tebeqelari
gokilir. $ok. 8.3, 6 -de katod tozlandrnlmasr qur[usunun iqgi
kamerasr gostarilmigdir. Bu metod katodun materiahnrn
seyreklagdirilmi; qazrn miisbot ionlan terefinden
bombardman edilmesi naticesinde dafrlmasrna esaslamr.
Texnoloji proses tasirsiz qazrn a$a!r (13,3 + 1,33 Pa)
tezyiqirdo apanlr. Qazr ionlagdrrmaq iigiin anodla katod
arasnda 1,r.iksak gerginlik (bir nege kilovolt) tatbiq olunu.
165
Neticedo kamerada pitildayen bosalma yaramr. Qaltq qazrn
ionlan tozlandrnlan materiah (katodu) bombardman edir,
materialm hissocikleri tozlanrr ve yanmkegirici althEa giikiir.
Lazun geldikde alth$r qrzdrrmaq da miirnkiindiir. Altnan
metal toboqelerin keyfiyyetine katodla anod arasrndakr
mesafe, elektrodlar arasrndakl garginlik va qapaltn altrndakr
qazrn tezyiqi tesir edir.
Katod tozlandrnlmasr iisulu ile istenilon metahn
tebeqesini almaq miimkiindJr; bu halda onun qaltnltfr ve
keyfiyyeti katod cereyanrnrn qiymeti ve tesirsiz qaz'n te4viqi
ile tenzimlenir. Bu metoduo iistiiulliiyii metal tebaqelerin
qahnhfa ve kimyevi terkibo girra miintezemliyidrr. Katod
tozlanmasr iisulunun gatrgmazh[r aparaturanln miirr>kkebliyi
ve qaz molekullaruun vo onun tarkibindoki agqarlann metal
tebeqaye daxil ola bilmesi imkanrdtr.
Reaktiv tozlandtr ma kalod. tozlandtnlmasr tnetodunun
xtsusi bir niivii olub, onda ferqli olaraq tozlandrn.lan metalm
atomlarr ile reaksiyaya girarr miioyyen qazrn mrihitinde
apanlr. Naticede althqda metalla qaz atomlannr:r birlegmesinin tebeqesi yaramr. Mesolen, tantalt oksigen atcmlan ilo
bombardman etmakle tantal oksidinin tabeqasrni ahrlar.
Eynile de silisium dioksid ve silisium nitrid va diger
birlepmeleri giikdiirmek miirnklindiir. Qetin ariyen nretallann
nitridlerini almaq iigi.in arqonun azotla
qarrgrglnda
bopalmadan, karbidleri almaq iigiln iso arqonun metanla va ya
karbon oksidle qangrfmda bogalmadan istifade edirle,r.
ion-pla4ma tozlandutlmasr metodu i1e katorl tozlandrnlmasr metodu ils giikdiiriilen metallann tebeqalrri ahnu.
Bu iisulda tozlandrnlma katod tozlandrrlmasrndzrn ferqli
olaraq katodun pitildeyen boqalmamn heyecanlagmrg ionlan
terofinden bombardman edilmesi vasitesile deyil, xiisusi
hedefin qaz bogalmast plazmast ionlan ile bombardman
edilmesi yolu ile heyata kegirilir.
$ek. 8.3, c -de ion-plazma tozlandrtlmast qurfusunun
iggi kamerasr g6sterilmigdir. O, volfram katodundan (1),
anoddan ( I 2), rozlandrian materialdan haztrlana:r hodefden
166
(13). torpanmoz ekrandan ( /,/) va arakasmeden (5) ibaratdir.
Bu aral osmenin vasitesile qrzdrncrmn qabafrnda yerleqen
yanmkegirici alth[rn qabaguu kesmek miimktindiir. Tozlandirmadan qabaq iggi kameranr 1,33.10-4 Pa tazyiqa qeder
sorur vo a.lthqlan qrzdurrlar Sonra katodun kiizorme cereyanrnl qoErr ve katod qzdrqdan sonra katodla anoduo arasrna
gerginlik rotbiq edir, iggi kameram l,33.l0' + 1,33.10'' Pa
tezyiqe qoder tesirsiz qazla doldururlar.
M<ihkam ktizermiq katodla anod arasrndakr qdvsi qaz
boSalmast bag verir. Katodun buraxdrfr elektronlar tosirsiz
qazrn nrolekullan ile toqqu;araq onlan ionlagdrnr, yeni
plazma '/aranrr. Althqlara ve hodofe manfi potensial verdikde
plazmanln miisbst ionlan siirotlenir ve ewelca althqlan
bombardman ederek onlan cirklerdsn temtzlayir, sonra ise
hedefi bombardman e.dirler (bu zaman althqlann iistiinii
cirtiirler). r\lthqlan ve hedofi tamizladikden sonra althqlann
tisr[inii agrr ve hedefi bombard:rran edirlor. Neticode hedefin
materialr tozlanrr ve althqlarrn irzerinde kondensasiya ederek
gtikiir.
8.2.4. Termokompressiya va altrasas vasitesila
kontakl yaradtlmast
Nazik metal meftilin yanrnkegiricinin iizarina gekilmig
metal tabeqesi (ve ya bilavasita yanmkegiricinin sethi) ilo
kontaktr:u termokompressiya ve ya ultrasas qaynafrt isullart
ile yaratmaq mii mkiindiir.
Termokompressiya iisulu ile nazik metal (gox vaxt qlzrl
va ya aliiminium) meftillari birleqdirmak tigiin qrzdrrma ve
tezyiqden istifads edirler. Termokompressiya iisulunun mahiyyeti oudan ibaretdir ki, kristahn metalla$drnlmr$ kontakt
meydangasrnda yerlegdirilmig (ontakt moftili alatin tezyiqi
altrnda va qrzdrnlma zamanr <teformasiyiiaya ulravr ve bu
zarnan birlo;;dirilen elementlor arasrnda berk fazada qargrhqh
diffuziye, vo yax$r birlogmanin omele gelmesi iigiin elverigli
161
;orait yaranrr. Termokompressiya iisulu ile qaynaq zamanr
kontakt zonasrnda yaranan plastik deformasiva n.:ticesindo
kontakt sethlarinden adsorbsiya olunmug qazlar vo qaho
girklanrnolor kenarlagdrnlrr. Tamiz sothlarin agrlmas,
naticasinde birlogdirilen matenallann elektron qarElh<1h tasin.
yeni atomlararasl rabitolonn yarzLnrnasr miikiin olur.
Kontaktrn termokompressiya iisulu ila yaradrlmast prinsipi
gak. 8.3-de gosterilmigdir.
$ek. 8.3 Kontaktrn termokonrpressrya iisulu ilo
formalaSdnlnrasr prinsipi:
l - qtzdrrct',2.
l-
kristal;
3-
grxrq mefliL;
iyne'puansr>n
Daxilinde 1 qrzdrncrsr olan masa.nn iizarino ? yantnkegirici kristah yerlegdirilir v(, omrn lizerine manipulyator
vasitasile igerisindeki kapilyara J grxrp meftili yerlesdrilmig
iggi alet - 4 ilne-puansonu yaxrnla$dmhr. Puanson moftili
kristala miieyyen qiiwe ile srxrr.
Termokompressiya risulu ila qaynaqlama rejimi agafrdakr
parametrlerle xarakterizo olunur: l) qzdrnlma temperaruru:
oaynaq olunan materiallardan dalra plastik olamn;n tablama
tnmperatumna (300-400 0C) beraber olur; 2) aletin tezyiqi:
qrzdrrrldrqdan sonra maftilin defomrasiyasrrun 2:i-7 5 yo
arasrnda olmasmr temin etmelidir (- 100 MPa tortibindo olur);
3) tenrpcratur vo tozyiqin tesir rniiddeti: tetbiq olunan srxma
qiiwosindan asrh olaraq 0,5-10 s arasrnda olurUllrosasla birlegdirerken ise tazyiqle birga qrzdrrmadan
yox, vitrratorun ultrases tezlikli reqslarinden istrfads edirlar.
Llltrasas qaynaqlama prosesei rig asas paramctrle
xarakterizo olunur: l) ultrasas raqslarinin amp,litudu va
tezliyi ila; 2) tetbiq ounan tozyiqla;3) qaynaqlarna mtitlda168
tinin siirakliyi ilo. Bu parametrlor bir-biri ila bafhdrr.
Masalon, qaynaqJama rejrmrni segerkan t€zyiq va
qaynaqlama nriiddatini artrrCrqda ultrases reqslerinin
amplitudunu kigiltrnak olar ve tarsine.
$ek. 8.4-de ulhases vasitesila kristala kontakt moftilinin
birlegdirilmasin tn s).emi gost€ri [misdir.
$ok. 8.4. Qrxrs meliilinin kistalla kontakrrntn yaradrlmasrnrn sxemi:
/- vibraror;2- koirsertrabr (dalga6tnron); 3- alot;4 - elektrik glxrl
meftili; 5 - krisial; 6 dayaq masasr; 7 berkitme qur[usu.
8, t hoyocarLland.rma vo maqnitlondirme sar[rlarr
Miiayyan eiiwa ile 5 kristlhnrn kontakt sahesinin sethina srxrlan 4 grxrg maftiline ullrasas tezlik diapazonuna aid
mexaniki reqsler te:,ir edir. Bu roqsler reqs sistemi vasitosilo
yaradtlrr. / maqnitostr-iksiya geviricisinden (vibratordan)
mexaniki roqsler onlarrn amplinrdunu artran 2 dalga6riironi
va -, alati vasitosilo qaynaqlama. zonaslna dtiiriiliir. eaynaqlama aletj dalfacitiiranin ucunda yerlegir ve dayaq masasrnln
mtstevisinde roqs cdir l'gekild,o oxla gtisterilib). Ultrases
raqslarinin tosiri rrltrnda siirriinmo hesabrna nazjk seth
t€boqolori da[rlrr ki, bu da birloqdirilen materiallann
arasrnda srx kontal<trn varanmasrn! tamin edir. Mexaniki
tazyiq ve strtlinme tamasda (kontakrda) olan materiallannln
qan$maslna vo maftilin kontakt sothi ile mdhkern
birlaqmesina getinr. Bu iisulla algaq miiqavimerli omik
kontakdan yanmkeq,iricilorin giir:lii aqqallanmrg n,- t,o ya p._
sothlorinda almaq daha asandrr.
)69
Fasil
9
BORK CiSiM ELEKTRONIKASI CiHAZLARININ
sarlriNiN sr.4,BiLLo$DiRiLMasi va MilHAFizosi
Miiasir elektron texnilcrsrnda va radiotr:xnikada baghca
teleblerdon biri aynca elementlerin, bloklann va biitSvliikde
aparaturanm etibarhh$ ve davamhh$rdu. Ivliieyyen olunmuqdur
ki, berk cisim elektronikasuun element bazasrm tegkil eden
yanmkegirici cihazlann ve inteqral miloosxemlerin stabilliyi
ve iqlemesinin etibarhhlr har geyden ewel yanmkegiricinin
sethinin hah ve onun ohaf miihitle qargrb qh tesirinin xarakteri
ilo miieyyen olunur. Bu sebebden sathjn xarakteristikalaruu
cihazrn istilik xarakteristikalan ile miieyl en olunan seviyyede
stabillagdirmek, cihazlann sethini ise, xiisusile de p-rkegidlerinin iiza grxdrlr yerlarde, etraf mi.i.Lhitin tesirinden etibarlt
gekilde mflhafizo etrnek laztmdtr.
Miihafizeedici drtiikler kimi son iller silisium dioksid
SiOr, silisium nitrid SiNn, almiinium 'cksidin AlO, amorf
tebaqaleri ve ya bu materiallann kombinasiyasr genig
yayrlmrqdrr. Bir srra hallarda asan eriyen silikat vs xalkoqenid
giigolerindan diiaelditen miihafizeedici taboqelerden ufiurla
istifada olunur.
- yanmkegirici
iisulve
:miihafizeedilme
stabillepdirilma
cihazlann - sethinin
lannt nezerdan kegirek.
Berk cisim elektronikasr cihazlanun
$ 9.1.
Yanmkcairici cihazl'ann sothinin
stabillegdirilmesi
Yanmkegiricinin sethinin veziyyetine ve her geyden
awal miixtalif tipli tololarin srxhlrna (konsentrasiyasrna) qaz
mthiti giiclfl tesir edir.
170
Sethde yiikdaqryrcrlar iigih talolor etraf miihitden atom va
molekullann xeurosorbsiyasr neticasinde yarant. Sethin
vaziyyetine tesirine,
ve natico etibarila, cihazn
91xr$
xardkteristikalanna tas irine g<ira oltsigen ve su buxarlan daha
9ox diqqetelayiqdir.
Yanmkegiricinin sethinde oksigenin ve suyun adsorbsiyasr ekser hallarda l:egiricilik zorrasrndan elektronlann zabt
olunmasrna gatirir, yoni oksigen l'e su oziinii akspetor kimi
apanr. Bu, ptip elektrikkegiriciliyinin ar[nasrna ve r-tip
elektrikkegiriciliyinin kompense olumasma (azalmasma)
getirir. Xatulada<1 ki, yanmkegiricinin hocminda oksigen
<iziiniin donor kimi apanr.
Sethin xara kteri stikalannr hermetiklegdirma z:;maul
cihazm korpusunun drLxilinde su buxarlanmn parsial tazyiqini
deyigmekle daha effektiv idare etnak miimkiindiir.
Su buxarlann m tr:lob olunan tezyiqini aga$dakr yollarla
almaq olar: cihazn nomliyin qiymeti ciddi fikse olunmuS qaz
miihitinda hermetiklopdirilmesi; cihaztn korpusanda yerlegdirilmis kistalhidrutn uzun mfiddetli termik islenmesi (bu
zaman onun terkibindo olan su qismen aynlr): suyun iStinkt
ile geden oksid -r hidrooksid reaksiyalanrm apanlmasr.
Sonuncu rki iisul ,laha etibarh ve effektivdir, giinki cihazm
istisman zamanl temperatunrn kaskin deyigmeleri bag
verdikde bele su buxanmn lazrmi tezyiqini uzun miiddet
saxlamala imkan venr.
Hal-hazrrda cihazrn korpusunda olan su buxanmn
tezyiqini idara etmek ''tgitn molekulyar siitgeclerdan isifade
edirler ki, bunlann :rrasmda an geniq yryiaru seolitlardir.
"Molekulyar siizgec" dedikde ela sorbent nezarde tutulw ki,
onun strukturu sorbentin vo molekullann tilgiilerinin bir-birine
gox yaxm olmasr hesrbma miixtelif olgiilii molekullan eloyib
segmayo imkan verir.
171
Seolitler (cedvol 9.1) qelevi ve qolovi+orpaq metallann
torkrbinda kristallaqma suyu olan miirekkab kristallik aliimosilikatlandrr.
Cedval 9.1
Bazi seoli.tlarin kimyavi terljbi
Kimyari tarkibi
Seolit
$abazit
NarO.A trOl2SiOr.zHrO
CaO.AlrO,.2SiOlall,O
(Ca, Na).AlrOr.4SiO: 6H,O
Mordenit
4A
5A
10x
lfx
(Na, K, Ca).O..tror. I 0SiOr.6,7HrO
J NarCt.Al,O, 2SiO, 4,5rlr0
t cuo.Alror.?sior.:iHrc,
I /3NarO 2/3CaO.2siif2. flH2O
CaO.AlrO, .2,8 SiOr'..rHrCt
NarO.A.lrOr.2,8 SiOr.rd{rr:)
Seolitlerin kristallik qafesi miii:1yen kristalloqrafik
istiqametler iize nisbatart btiyrik iontatzrasr mesafelerle
xarakterize olunur. Seohtin slrukturunda ol,gilari su molekulunun
cilgiileri ile (- 0,3 nm) miiqa'yise oluna bilen kanallar formalagr.
Seolitin ozeklerinin serhe&linde kanallann kesiqdiyi yerlordo
yaranan bogluqlann <ilgiisii ehemiyyeth. doreceda tiiyiikdiir
(-
20-30 nm).
Praktikada ekser hallarda qrsa gekild.a Na-A ve Na*x kimi
igaralenan seolitlerden istifade olunr.rr. Onlardan birinin
snuknrru gek. 9.1 -do giisterilmigchr. Bu.rada Na* - osas ionmiibadile kationu; A, x - strukturunun tipidir.
Na*A seolitinin kristallik ozoyi qeyri-iizvi polimer tipli
kimyevi formaya malikdir:
Na,r[(AtO),,(SiO),,]
172
Uyfun olaraq, Na'x seoilitr iigrin:
Na,r[(AlOr)r,(SiOr) 1*]
$ak.9. l-A tipli (a) va x-1ipli (r) seolitlarin strukturu
Seolitin iqlerne mexanizmi a$a$dakmdan ibaretdir. Su
kapilyar effekti sebebindan asanhqla ceolitin kanallan
vasitesile bogluqlara daxil olur, orada yrfflu ve verilen
temperatunla stabil gekilde saxlana bilir. Kanaldan suyu
kenarlagdurnaq iigiin qiymeti kanahn tilgiisii ve divarlann
qahnhfin&rn asrh olan osmotik mfiqaYimota iistih golmok
lazrmdrr-
bir seolit tipi iigiin
qapah hecmde su
buxarrnrn nriioyyen tar?f,]rq tozyiqi miivcuddur. Seolitin tipini
segmeklo, cihazrn korpusunda su buxanrun tezyiqini kifayet
qeder geni; diapazonda idare etnek olur. Seolitin regenerasiyasr hava ve ya vakuumda 120-1500 C temperaturda
BetelilJe, har
qzdrmaqla apanhr. Seolitlen cihazm korpusuna heb
(tabletka) gaklinde. yaxud silikon vazelini ile qaflsdrnlmr$ toz
gekilinde daxil edirler.
Sethin effektiv stabillegdirilmesi iisullanndan biri de
sethde geden oksidlegme-reduksiva reaksiyalandr' Elektronlann seth qartndan ekstraksiyasr (oksidleqma) p-tip elektrikkegiriciliyiri stabillegdirir vo z-tiuli sethda inversiya qatrmn
yaranmaslnr stimullagdrnr. Oksine, seth qatrna elektronlann
injeksiyasr (reduksiya) n-tipli sethi stabillegdirir vo p-tipli
sathde p-z-keg.idlerinin yaranmaslna gotirib glxanr.
Oksidlegdiricinin, meselen, KMnOo-ifur iglama imexani; mi
beledir:
Mnr*+ 5e-
i+
Mnrr
(e.t )
Oger sethden geden Mn" ionlanmn tarazhq y.randrqdan
sonrakr saymt a ile igare etsel<, onda (9.1) reaksiyasrmn tarazhq sabiti aqafrdakr kimi olar:
K.
Burada
:
z -
N",2Y[(Nr"La)'(n-5a)]',
tzrazhq hahnda reaksiyada i$r-irak edan
elektronlann konsentrasiyastdt.
Belelikle, sethde tarazhq hahnda Mn?* ionu soth qattnda
degiklerin konsentrasiyastru ehamiyyetli dereco'de' yiitseldir
vo p-tip
elektrikkeqiriciliyinin payrm artmr.
Kitionu iki yiik hahna Sn2* ve Sno* malik olan stannum
bixlorid mehlulu ila iglenmokle sethin reduksiyasr prosesi
a;a[rdah sxem iizra gedir:
Sn2'
Sno
-
-
2e'.
->elektrikkegiriciliyinin pa)'rru artlnrBu reaksiya z-tip
Sethda uzr:nmuddetli stabillt;gdirici effekt alma<1 miimkiin
olur, lakin bu zaman miiey-ren qoder sethi ion ker;iriciliyinin
yaranmasr ehtimah meydana q:ut.
. $ 9.2. Sethin iizvi iirtiiklerle miihafizosi
Elektron-de9ik kegidlarinin sethini etraf mtihitin tesirle-
rindan qorumaq igitn namliya davamh
lali vo
yaxud
kompaundlardan istifade edirlar. Bele <irtiikler yarrmkeqiricinin sethini su buxanmn daxi[ olmasrndan miihafizo etsa de,
onlar oksigen iigiin tam hermetik deyil.
t^74
Sethin lak ve ya kompaundla miihafize olunmasrnrn
kevfir.yeti lrer bir konkret halda tirtr'ik materiahntn xasselen
iJ .tLirrn istismar garaiti ile niieyyen olunur' Buna g6re de,
lak ve ya kontpayundun terkibinin segimi verilen tip cihazrn
istismair iizre teleblere uyfun olilraq apartlrr'
Butilmetakritat, epokid qatranlar, silisium-iizvi
kauguklar asastnda kompaaadlar va poliorqanosilohsan
lakiar daha genig yayrlmrgdu. Qox vaxt kompanudun.asasr bir
nega kompo-nentden- ibaret olur ki, bu da onun teleb olunan
mexaniki ve istitik-hziki xassalarini temin edir, elecs de
berkirne temperaturu intervahrun tanzimlemeye imkan- verir'
Uzvi sisternlerin i stilikkegiriciliyioi ve mexaniki miihkemliuini a.t.,nrq iiqiin onlira qeyri-iievi doldurucular daxil
.iili.. Doldut r"u kimi qox vaxt rutil, kvars, mika, talk'
korund, xrom oksidinin tozlanndan istifade edirler'
Lai ve kompaundlarla mflhafize gox sade va texnoloji
cehetden elverigli iisuldur. Kegidin sethina onlan adi gprisle
yaxrrlar. Qeyd etmak laztmdrr ki, sethi lak ve ya kompaundla
rirtmezden ervel sathi, bir qayda olaraq, oksidlagdirir ve ya
diger, daha etibarh vasitelorle miihafze edirler'
Uzvi mirhafizaedici (qoru1'ucu) iirtiiklerin en maraqlt
niivlerinden biri de yanmkegiricinin sothinde silanlasdtrma
iisulu rla ahnan silisium-iizvi polimer tebeqelerdir' Bu halda
tebaqa bilavasita (birbaga) yanmkegiricinin selhinde monomerin, moselan iiavi haloidsilarun R.-,S,X, @urada R - iizvi
radikaldrr. gox vaxt CHr, CrH, ve s.; x - monomerin hidrolize
meruz qalan hissesi, meselan, Cl, Br halodidloi; i:1' 2,3)
hidrolizi prosesinde Yaranu.
Hidroliz-polimerleEme reaksiyasrnt ewolceden namlandirilmig niimuneleri maye geklindeki metalxlonilana va ya
silanlann ve onlann qangrrfuln aromatik karbohidrogenlerde
mehluluna batrrmaqla, hemginin nomlondirilmi$ nifununeleri
silanlann ve onlann qangrlrnln buxarlannda saxlamaqla
apanrlar.
t75
Sethe mexaniki iisulla polimer laklar vo komperundlann
gekilmesinden awel onun silanlaqdtnlmasrmn esal iisttinliiyii
ondan ibaratdi ki, bu halda miihafizeedici drtiikla
yanmkegirici sothin arasmda kimyavi rabita mdvcud olur.
Bu, tebeqenin sethe yiiksak adgeziyastnl temin etmekle
yanaqr, hem de bezi defektlon <safaltmapa> vo kegidlerin
eks xarakteristikalanru yaxgrlagrltrmala imkan verir.
$
9.3. Sathin giikdiiriilmiig silisium dioksid
tebaqeleri ila miihafizesi
Yanmkegirici materiallann sethini oksidlegdirmekle
0Cyaradrlan miihafizeedici tirtiiklor bu prosesi yiiksok (700
den yuxan) temperaturlarda aparmaqla ahnrr. Brr zaman
germanium, qallium arsenid 're diger AIIBT tipli yarrmkegiricilerin sethinde altnan oksid tabeqaleri termokimyevi
cehetdan qeyri-stabil olur. Silisiumun 40 hacmi faizi
miqdarrnda hissesi oksidin yarzrnmasrnda igtirak etrJiyinden,
p-rkegidlarinin aktiv oblastlarrnrn okside gevrilmasri ehtimah
miivcud olur. Bununla yanagr, yiiksek temperaturtru oksidlegdirme ewalki texnoloji merhetelerda yaradrlmrg aqqarlanma
profilinin tehrifina getirib grxara bilir. Buna gore rJe sethlorin
giikdiiriilmo iisulu ile miihafizoedici 6rtiikle qorum:asr mtihiim
ehemiyryat kesb edir.
SiO, tebeqelerini istenilen sethe g6kdiirmek ;miimkiindtir, giinki proses agalr temp,3rahrrlarda apanlrr l:i, bu da
gokdiiriilme prosesinde althltn. xasselerinin heq bil doyigikliye maruz qalmamasmt tamin edir' Bu, xtisusile terkib
hisselerine pargalanan yarm-kegiricilerin sethini qoruyarken
ve ya metal 6rtiiyitr iizarindo mflhafizeedici tabeqa
yaradarken gox ehemiyyetlidir.
$iiqavari silisium dioksidin SiO, yarrmkegiricinin sothine
gtikdiiriilmasi iisullarrm iki qrupa b<ilmok olar:
ti'6
l.
Birbasa .gdkdfirma sullart: silisium monooksidin
(SiO) vakumda tozlandrnlmasr va ahnan tebeqanin SiO,
silisium dioksido qoder oksidlagdirilmasi; kvarsm elektron
giiasr vasitesile tozlandrnlmasr vasitesile SiO, tebeqesinin
almmasr; silisiumum oksigen miihitinde algaq tazyiqde
(-1 0r Pa) buxarlandrnlmasr.
2. Birbaqa olmayan iisullar: alkoksisilanlann pirolizi;
monosilanrn oksidlegdirilmesi; silisiumun terkibinde oksigen
olan plazmada reaktiv tozlandrnlmasr.
Birbaga tisullarda althfu 600 t'C-ye qeder qrzdrrmaq ve
vakuum kamerasrnda tezyiqi -10r Pa qeder qaldrmaq lazrm
geldiyinden, birbaqa iir;ullar genig totbiq tapmamrgdrr.
Birbaga olmalran iisullarda SiO, tebeqesinin fomalaqmasr
bu ve ya diger tipli hr:terogen kimyevi reaksiyasr prosesinde
bag verir. Kimyevi reaksiyanrn tiplerinden biri de silisiumun
oksigenli iizvi bir{eqmelerinin pirolizidir. SiOr-nin pirolitik
gtikdiiriilmesi zarrrau alkoksisilaniann silisiumun miirekkeb
birlegmelerinin - alkoksislanlann - pargalanmasr neticesindo
SiO, tebeqesi ahnrr, r reselon:
tetraoks isi latun pargalarunast
(i50-? )0 oC
Si(OC,H5)1
SiO,j " 2H,O + 4C,Hn
t
te tTam e to ks i ll i Ia n t n p a rga I a n ma s
800-850 0c
sio. l+2c-H.+2H.o
s(ocH3)4
ve ya m<tnosilant,t oksidlesmesi
400-4:i0 0c
SiHo-
20,
SiO,l+ 2H,O
Monosilamn oksidlegmesi iisulu pirolitik g6kdiirmoyo
nisbeten iistiinliil:lere' malikdir. Bele ki, proses hetta otaq
temperaturunda geda bilir; bundan bagqa, monosilamn oksid1'17
loqmesi terkibinde karbon olan birlegmeler emela gelmeden
bag verir, buna giire de silisiumumun set)ri karbonla girklenmir va karbid fazalart amale gelmir.
Reaktiv tozlandtrma iisulunda eksar hallarda terkibinde
oksigen ve a[r tosirsiz qaz (arqon, kriplon) ionlan olan qaz
bogalmasrnda siiisiumun katod tozlandlnlmasrndan istifade
olunur. Qaz qangr[rmn taz,liqi 2-20 Pa, katodun potensialt
l-3 V olur, anod torpaqlamr. Tozlandtnna coroyanln stxh[-l
- 1 mA/sm2 olan sabit cereyanda apartlrr.
Oksid qatrmn althfa adgeziyasr praktiki olaraq onun
temperaturundar asrh olmur, giinki giikiliiru)en hisseciklerin
enerjisi, hemin hisssciklera rrltlt!tn qzmast hesabrna 6tiiriilen
istilik enerjisine nisbotan yiiksekdir. Rr:aktiv tozlandrrmada
30 nrn/deq qeder g6kdiirma siiroti alde ctmok miimkihdiir.
$
9.4. Silisium nitrid ve aliiminium oksid
iirtiikleri, komhine edilmig iirtiikler
Bir srra hallarda silisium dioksid ortiiklerinden istifade
etmok miimkiin olmur. Bu, Al, Ga, In aqqallartrun diffuziyast
zamanr SiOr-nirr maskalayrcr qabiliyyeti.nin gox zeif olmasr,
oksid qatrmn qahnhlr 0,1-0,15 mkm-dan az olduqda bor ve
fosforun uzun miiddotli diffuziyasr zatnan: maskalanmamn
getinliyi ve nisbeten kigil: elekhik rntihkomliyine malik
olmasr ile baPh ola bilir.
Bunu nezero alaraq, bir srra hallarda maskalama iigiin
silisium nitriddan SlNo istifade olunur. Silisium nitrid daha
yiiksek kimyavi-temrik sabitliye, elelrtrik mdhkemliyina,
dielektrik triifuzlulufuna, maskalama qatriliy'yetine malikdir.
Silisium nitrid tirtiiklerinin gatrgmayan r:ehetleri Si-Si3N4
ayrrlma serheddinda yiiklerin stxhltrun Si-SiO, sistemindaki
nisboton daha biiyiik olmast ve relyefin agtndrnlmasr zamam
meydana grxan getinliklerdir. Gtistarilen her iki gatrgmamaz178
lrq kombine olunmug S iOr-SirNo va ya Sior-SirNr-SiO, itrtiiklerinden istifade edilmakle aradan qaldrnla bilir.
Silisiumun iizorinds silisium nilrid tabeqalerini silisiumun
sethini azotla vs ya onun aktiv birlogmaleri ile emal eknoklo
ve ya SirNo tobaqelorini heterogen kimyevi reaksiyalar
vasitesile gdkdtimrek yolu ile almaq olar.
Sathin birbasa nitridlaSdirilmasi zamant agalrdakr
reaksiyalar gedir:
>
3Si+2N2
3 Si + 4 NH?
3 Si + 4 N,
H4----)
-+
SirNo
SijN4+ 6 H2
SirN4 + 4 H2
BirbaSa nitridlagdi:ne prosesi 1300 oC{en yuxan tempera-
Ahnan tebeqolar tiz terkibi ve qurulugnna gtire
qeyri-bircins olur. Buna giire da birbaga nitridlegdirme
turda apanlrr.
iisullanndan texnologi'yada genig isdfada olunmur.
Silisium nitrid tebeqolerini gtikdiirarkon sn yax$1
neticeleri monosilanm ve ya silisiumun qazgekilli halogenidloirzlin ammonolii, e:lace de silisiumun azot plazmasrnda
reaktiv tozlandrnlrnasr ile almaq miimkifurdiir.
Monosilantn anmonilizi 700-1 100 0C temperaturda
terkibinde b6yiik am:nonyak artxlh[r olan qaz qangr$rnda
apanlrr. Daqryrcr qa:r kimi temizlenmig azotdan istifade
olunur. Reaksiya z:amerru boviik miqdarda hi&ogen aynlrr ki,
onun da bir qismi bdyiiyen qatda holl ola bilir:
3 SiHo + 4
Nl{}
"i +- t2 HJ
= SijN" |
SirNo 6rtiiklerini liatod tozlandrnlmasr iisulu ile da almaq
miimk[indiir. Bu halda Nr-Ar ve ya AI-NH, qaz qangrqlannda
(25+50).10r Pa tezryiqtlo bolalmadan istifada olunur. Silisiumkatodun potensiah 600-250(l V, bogalma cereyarunrn srxrLlr
179
0,2-0,8 mA/sm2 olduqda btiyiimo siirori l0 nm/deq olan
tabaqelar almaq miimkiin olur.
Silisium n.itridin asas agqarlar iigiin maskalama qabiliyyeti silisium dioksida nisbetan daha yiiksokdir. Bela ki,
Si-Al evtektikasrndan aliiminiumu 44 saat orzinde 1150 0C
temperahrda diflirziya etdirerken qahnlrgr 0,18 mkm olan
SirNo tebeqesi silisiumu aliiminiumul ntifuz etmesindan
tamamilo qoruyur.
Aliiminium oksid ,O,
tebaqelarinden metaldielektrik-yarrmkegirici strukturlannda t,gcridedici (izolyator)
ve yaxud miihafizeedici iirtiik kimi istifada olunrr.
Aliiminium oksidin radiasi'yaya davamh[r yiiksekdir, algaq
temperaturlarda yaranrr lii, bu da , metal tobeqesinin
salamathlrnr vo germaniunt ve bir srra AIirBv birlegmaleri
kimi algaq temperaturlu
yanmkegiricile:in xasselerinin
deyigmaz qalmasrru tamin edir. A[,O, yiiksek xiisusi
miiqavimato, yaxgr istilikkegiriciliyino, yriksek dielektrik
niifuzlululuna malik oldu!;undan, berk cisim elektronikasr
cihazlanmn ve mikrosxemlerin effr:ktil ve dayamqh
iglemesini temin edir.
Al,O, agafirdakr iisullarla al:rlr: I) evvalceden ugurdulmaqla ahnmry nazik alim.,;num tebeqesinin anod oksidlesdiilmesi; 2) altiminiumun oksigen plai-:mastnda rcal<tiv tozlandtnlmast; 3) sapfirin elekton ve ya laz.er Sfiast ila vakwnda
tozlandtnlmast; alimioum-iizvi birlesma,lennin pirotizi.
Axrnncr iisuldan daha gox istifada edjlir. Monbe kimi
adetan aliiminiumun oksialkillerinden mesalen, aliiminum
trioksiizopropilatdan Al(OC.H'), istifade olunur. piroliz
aga$rdakr tenlik iizra gedir:
2
A(OCrH?)r
--)
A12Or + (lrH6 + 3 H"O
180
Proses 2500C temperaturda baglanrr, daha sonra ise onu
400-5000C lemperatur intervaltnda oksilalkil buxannrn parsial
tozyiqinin l9'o olmasr qeraitinde apanrlar. Dagryrcr qaz kimi
arqon vo ya azotdan istifade olunur.
Silisiuro nitrid kimi aliiminium oksid tebeqelarinden de
termik yolla g<iyerdilmiq <qurur> silisium oksidle kombine
olunmu$ galdlda istifade olunur.
Cedvel 9.2-de berk cisim elektronikasr texnologiyasrnda
qoruyucu, tecridedici ve maskalaytct tebeqe qisminda
istifade edilan iig osas materiahn (SiO, , Sir N1, Al, Or)
miiqayiseii xarakteristikalan verilmiqdir.
Cedval 9.2
Mtihafi zeedici materiallann iiziki-kimyevi xassoleri
l\{ateria[n
xarakterlstikasl SiO|
Qadafan olun:nuq zonantn eni,
si!N.
,O,
3,0
4,5
5,0
1,4-1,5
2,0
1,7-r,8
l0'
t0'
t0"
lor5-lor6
l0to-.10r,
eV
Nisbi dielektrik DntuzluluEu
(algaq tczlikli)
Elektrik miihkomtiyi,
V,rsm
,
Maksimal xiistrsi elektrik
m[qavimoti, Cm sm
l or5-
Silisiumla sort eddo soth yiikiini.itt
en kigik srxlgr, srn'']
t
Radiasiyaya qar;r nisbi davamltlt[r
0r0
1
t8l
lo16
l0r'
l0
I0r r-
l0 !
100
$
9.5. Asan eriyen qiigeden hazrrlanan
tirtiikler
Berk cisim elektonikasr cihazlanntn (yanmkeqirici cihazlann ve mikrosxemlenn) etibarh$rm ve stabilliyini artlrmaq
maqsedile p-r-kegidinin sethirre 9ii9e qatr gokirJar' Termik
emeliyyatlann apanlmast prosesinda maye fazada olan 9ii9a
eden miiteherrik
l,arrmteqirici l<ivhenin sathi boyu miqrasiya
ionlan baflayaraq, getter rolunu oynayrr' Bundan baEqa, 9ii9o
qatr p-r-t<egidi eiave olaraq x.arici tesirlerden, har geyden
ovval, nemliyin daxil olmasrndan qoruyllr'
sathina, hem de oksid
$iige hem birbaqa yanmkeqiricinin
ve ya diger passivlegdirici vD ya qoruyucu qatur iizerina
gakile bilar.
Silisium cihazlanru miihafize etmok iigiiLn bcr-silikat'
fosfor-silikat ve qurfuqun-silili.at giiqlorden istifade oluor:r'
Onlar terkibina giire binar oksid sistemlanne rry$undur:
mBrOr.nSiOr; mPrOr'nSO2; mPbO'nSiOr' €)sas lii;e emeiegetiren oksidlarden bagqa giiSenin torkibine modifikatorlar da
iaxil edirler: LirO, KrO, Na,O, CaO, BeO, bezi nadir torpaq
metallanmn oksidleri'
Lazrmi lerkibli ;ii$o hazrrlamaq iigiin ayn-ayn
komponentleri kiirali deyinnanda toz gekline salrr (hisse-
ciklerin iilgiisii 1-1,5 mkm olrnahdrr) vo asetonda, izopropil
spirtinde, Lenzolda, xloroformda ve ya onlann qargl[rnda
,rrp"nriyu ve ya kolloid mohlul ahnana qeder qanqdrnr'lar'
'ila
Uetrtot u" ya suspenziyam althgur sethina aerozol 0sulu
gakir ve 600-7500 C temperaturda eriderek nazik (t1,1 rnkm-o
qeder qaLnhqh) bircins 9ii9e tobaqesi alrrlar'
^
giigalorin.i ise ewalceden SiOr-nin
sethine ugurdularaq gokilmig qur[unun tebeqosinir^ oksidlagdirilmesi ve daha sonra PbO-SiO, sisteminin 8000C ternperaturunda termik iglenmesi (emah) vasitesilo alrrlar'
Q*EU..-tilikat
182
Fosil
l0
BARK CiSi}I ELEKTRONiKASI
CiHAZLARININ KORPUSL.A'RI
$ 10.1.
Korpuslann teyinah ve tipleri
Bark cisim elektronikasr cihazlanmn - yanmkeqirici
cihazlann aktiv hisseteri, diizlendirici ve omik kontaktlar,
yrxanda giistarildiyi kimi, eyni bir yanmkegirici kristal
idvhesinir, iizennda miixtelif ternoloji proseslerin apanlmast
ile yaradrlrr. Bu proseslerin xarakterinden asrh olaraq miixtelif
elektrik xarakteristikalanna malik cihazlar
yaramr,
yanmkegiricilerin bu ve 1'2 6i*nt spesifik xiisusiyyetlen a|kara
grxanlu.
Lakin elektron-degik keCidli kristallik liivha straf miihitin
tosirine, xiisusen de, nemliye qar$r gox hossas olur' Bu
sabebdon yanmkeqirici cihazlann ekseriyyatini tam
hermetiklsgdirmek lazrm olur. Sothin lakla iirtiilmesi,
passivleylinlme, oksidlegdirilme rzsitosile miihafizasi
Llekt on-..egik k"gidlerini mexaniki zadelenmelerden, xiisusila
de onlarur aktiv hisselarinin sethino zererli agqarlann niifiz
etmesindon uzun mtiddet erzindo qorunmasma tominat vermir'
korpusu etibarh
Belelikle, yanmkegirici
cihatn
qoruyucu iirtiik olaraq kristah mexaniki tasirlerdan ve etraf
miitritin tosiriudon qoruyur. Korpus kristahn sethinde riitubetin
kondensasiyasmrn qar$rsl abr, rnikro- ve makogirklenmalerin di.igmasine mane olur' igrq giialanmn qargrsrmn alrr,
elektromaqnit angellerinden qoruyur' kristalda aynlan isiiliyin
sapilmesim temin edir. Cihazr hermetiklegdinnakden qabaq
onrn sothi biitiin daxili hisseleri
qazsrzla9drrmaqla
bir
miifrit
(atmosfer) yaradrLmahdr. Bunlann isa manast o vaxt olacaq ki,
temizleruneti
va
cihazm korpusunda miiayyen
183
gatstodlon iglerden ewel p-*kegtdi ve korpusun daxili
detallarr (hisseleri) aqindrnlmilh vo rtitubetden tsmizlonmelidir, biitiin sonrakr emeli;ryatlar isa ciddi nezare,t olunan
mikromiihitde apanlmahdrr.
Tranzistorlann etibarhlfrm artlrmaq iizre apanlan igler
gdstormi$d,r kr, korpusun hazrdanmasr da elektlon-deqik
kegidinin iiziiniin yardrlmasr qoder miirekkab olan bir igdir.
Qiinki korpusun igerisine hetta 0,0005% miqdarr,oda ciizi
riitubetin daxil olmasr artrq trE[tzistorun xarakteristikalannrr
dreyfina (deyigmesine) gatirib grxara bilir.
Yanmkegirici cihazlar iigiir istifade olunan triit,in metal
korpuslar iki hisseden - ayaqctq vo qapaqdan jibarot olur.
Onlar oz aralannda cihazrn daxili hissasinin etrat' miihite
nezeren hcrmetikliyini temin ede bilen miixtolif iisullarla
birlegdirilir.
Metal korpuslardan baqga plastik ki.itladon (plastikdon)
hazrlanan korpuslar da mtivcuddur; onlan kristah plastmas
iirtiiyiin igorisine preslemeklo ahrlar. Plastrk korpuslann esas
tistiinh.iyii onlann ucuz ba;;a golmasi
ve
ha
zrrlanma
(preslenme) texnologiyasrnrn sadeliyindedir.
$ 10.2. Metalla giigenin birlegmesi.
Hal-hazrrda diod ve tranzistorlarda istifade olunan
korpuslann gox bciyiik hissesi metal detallar va gliqe
izolyatorlardan haztrlanr. Bu:na giire de, metahn 9ii9e ile
birlegdirilmesi konstruksiyanLn hermetikliyini ve davzLmhhfirnr
(mcihkemliyini) miioyyon etdiyinden, gox mesuliyyetli bir
omoliyyatdrr. Metahn $ii$o ile birleqmasino vakuum
lampalarrnda oldu[u kimi eynile yiiksek telebler qo1'ulur.
Telimatlara ve texnologiyeLya omel edilmedilldo metalm
qrige ile birleqmesinde miixtalil'niiv brak meydana q:rxa bilir.
Onlardan en seciyyevileri: StSede gatlann yaranmasr:a getiren
I84
garginliHoin mdvct:dlu[u: Siisenin meta]dan qopub ay mast;
birlasmanin sethinda hava qahuaqlanon emela galmesi;
StiSe
strukturunun ititL lmesidir.
Yanmkegiri:i cihazlann istehsahnda $ii$a
ilo
birleqdirilmek iigiin kovar. molibden ve H47X6 ve H47l5
markah poladdan gerrig istrfade olununr. Bu materiallann osas
xassaleri cedval 10.1-de verilmigdir.
Cedvel
Birioldirici materiallann
l0-I
asas xassolori
Xiisusi
miiqaYimot,
om.mm2/nr
Kovar
8,3.5
1450
1'1
0,05
o,27
Molibder
10,5
2260
55
0,36
0,05
Polad H47X6
grl
0,90
Polad H47,{6
!'0
o,45
Metal-qiige birlegmalerini hazrrlamaq iigrkr kovardan
daha gox istifada edilir. Bu onunla izah olunur ki, onun
istilikden geniqlonrno amsah (iGO) giiganin istiden geniglenme
amsahna yaxmtirr, rlnu tezyiq tatbiq etmoklo ve kesmekle
asan emal etmok olur, oksid teboqasi giige ila yaxgr birlegma
yaradr ve korroziyaya kifuyet qeder doziimliidiit.
Kovann gatrqmayan caheti kifayet qeder yii{<sek elektrik
miiqavimetine malik olmasrdrr. Kovardan ferqli olaraq,
molibden 5 dafe az riisusi elektrik miiqavimetine malikdir vo
buna gtire de giiclri cihazlann gfil$lannr hazulamaq iigiin
evezedilmez melaldrr.
t85
Metaltn gLipa ile birlegmesinin yarzrdrlma texnologiyasr
S Sanin hartrlanmas\ birlaSmanin yuradtlmast ve
tablamadan ibaratdir. Adetern bom gekl inda gdtiiriilen Eiiga
diqqetle tozdan, ve xiisusile de ona elle toxunduqda iizerinda
qalan yaf lekalerinden temizlenir.
Metahn sethi treginci-yeddilci sinfa qoder tomizlenir,
lakin bu zaman panldayan cilalanmL; sothden qagmaq
lazrmdr, giinki bele seth $ii$onin sethine q:ox pis yaprgrr. Daha
sonra metalm sethinden oksidleri kanarlar;drnrlar, giinki onlar
yumgaq struktura malik oldulundan, grige ile yaxgl yapt$ma
temin ede bilmir. Oksidleri ekser. hallarda hu;uda
aqLndrrmaqla kenarlagdrnrlar. Bundan alave, sathdeki qazlan
va karbonu kenarlagdrrmaq iigiin tablama aparmaq lazrmdr.
Qazsrzlagdrrma \/akuumda vo ya hidrogerL sobasrnda ll00 t
temperatumnda al azt 0,5 saat arzinde apanhr.
Ndvbati mesuliyyetli emeliyyat metahn sothindo oksid
toboqosinin (qatrmn) yaradrlrnasrdr, giinlj onun miivcudlulu
oksidin giigede hell olunrnasr hesabrtra metalm $ii$oyo
yaptgmasrnl ehemiyyatli deracede yaxgrlagrr. $riSoda ve ya
metalda kobalt, molibden vo ya manqan oksidlerinin olmasr
yaxgr birleqmo almala kdm,sk edir. Oksid tebeqasini ya zeif
oksidlegdirici miihitde, mesalen, 3-4% oksigen qangrfir olan
azotda qzdrrmaqla, ya da me,tah birla$moni yruatnadan awel
havada qrzdrrmaqla yaradrlar.
Birlegmenin yaradrlmasr prosesi ddrd merheleden
ibaretdir: l) metaln ve Stgenin 900- l l00"C temperatura qeder
$iigenin ntiv nden asth olantq) qlzdtnlfiast; .2) metaLn S ge
ile temasa gatirilmesi; j) birlesmenit biSiritmesi - bu
merhelede yiksok temperaturda saxlan ruaqla St$ede oksidin
difnziya etmesi heyata kegirilir; 4) tablama - bu merhelede
tehltkeli qalq gorginliklar atadan qaldn!;r.
Qahq gerginlikler qrzdrnlmrg gtrqenin soyudulmasr
zamanr emale gelir, giinki bu zaman giiganin istiliyi pis
186
kegirmesi sobobindon ilk ntivbeda giige izolyatorun xarici
hisseleri soyu)^lr vD berkiyir. Bu ise giigenin stxllmaslna vo
srxrlma gerginliklerinin yaranmastna gatirib grxarrr. Daxili
hisselerin soyumasl ve berkimasi prosesi bark xarici itrtiiyiin
m<ivcudlupu garaitinde gedir. Buna giiro da izolyatorun
daxilinda dartrhna (garil-rne) gerginliklen yaranr. Bu gerginlikler xiisusile tehliikelidir, giin-ki qnge iigiin yol verilen
gerginlikler srxrlm;r gerginliklsrinden bir tertib kigikdir.
Tahliikeli gerginliklorin yaranmamasr iigiin soludulma prosesi
l0 0C/deq-den gox olmayan siiretle apanlmahdr.
Metal-giige, ayrqcrqlannr hazrrlayaken metahn gtige ile
birlegmesini almaq iigiin xiisusi hrnelli konveyer elekhik
sobasrndan isti;lade edirler. Bu sobada iki miixtolif qaz
miihitine malik iki texnoloji zona var ki, bu da sobada btleqme
almaq tigiin metaln oksidlagmesi prosesini ve birlegme
altndtqdan sonra avaqcrgrn digor hisselarinin reduksiyasrnr
birlegdirmakla, kesi1mez texnololi rejimi temin emaye imkan
verir.
$okil iO.l-d,: bele
sobarun sxernatik gertyoju
giistarilmigdir.
$ek. 10.1. Konverer sobasrnrn ter.noloji sxerni:
l- hem)etik polad giivde; 2 - tuoel; 3 - nixrom konveyer lcnti;
4 - qrzdrrrcr elementler;5 - qaz forsunkalan; 6 - sobanln gtx]$ hissosi;
7 - konvcyer lentili horckato gotiren mexanizm (dtiiriicii)
187
$ t0.3. Dioalar iiqiin korpuslar
Yanmkegirici diodlann korpuslanr
r
qr.rrulu$ura gore
agagrdakr qruplara b<ilmak olar:
!
F
)
F
)
)
)
ifi,at yitksek tezlik (iyT) diodlanrrrn govdaleri.
Nriqtevi diodlarrn gcivdeleri.
I 50 mVt-a qeder giiclii diizlendirici dioctlann korpuslan.
500 mVt-a qedar, hamin tip.
1,5 Vt-a qeder, hemin tip.
1,5 Vt-dan yurarr.
Xiisusi diodlarrn korpuslan (diizlerrdirici
siihrnlar,
idareolunan diodlar, diod matrislori vo s.).
On miitokkeb quruluga ifrat yiiksak ,tezlik (iyT) diodtan
malikdir. Biitiin cihazlann gdvdelerino qoyutan yiiksek
hermetiklik telabinin odenilrnesinden bai;qa, onlann rilgiilari
ele olmahdr ki, onlan dallaiitiirenlere daxil etmek miilnkiin
olsun.
Dalla uzunlufu kigik olduqca, dalladtiirenin de en kesiyi
kigildiyinden diodun korpusunun rilgiileri de kigik olmahdr.
Bundan bagqa, iYT diapazc,nunda itkilorin rrz olmasr figifur
onlann tutumu ve induktivliyi de kigik olnrahdrr. $iige evezine
dielektrik niifirzlulufu daha kigik olan k.eran-rikadan istifade
olunur. ifrat yiiksek tezliklerde coroyan iisas etibarile sethdan
axdrpr iigiitr carcyan axan m,:tal hisselerirr sothlon qErlla, vo
daha yaxgr olur ki, giimiigla d,rtiilsiin. $ekil 10.2-de qanqdrrcr
iYT diodunun korpusu 96starilmigdir..
Onun esasro daxilinde yiv olan keramik oymaq (vtulka)
tegkil edir. Aynca olaraq elektrod yayr ve knstahn tutqacl
hissaleri haarlanr, onlar iizarina giimii$ qiltt grrkilmi$ lahrndan
diizeldilir. Son yr[.rmda (qurapdrrmada) gtisterilen iki hisse
keramik oyma[a iynanin yanmkegirici lristala toxunmasma
qeder burularaq daxil edilir. Kristal 1:utqact olan boltun
188
-../^
baghfrnda vintagan tigiin yanq vardu
ktiklemeni apararlar.
ki,
onun vasitesila
$ok. 10.2. Qangdtncr diodua korpusu:
I - kcramik vnrli<a 2 - ktikleyici bott;
3 - Iahrn vtulka (oymaq); 4 - kontakt iynoli bolt
ve optimal sxrlma tozyic^i
yanfru
epoksid qetanla doldururlar.
bolhrn
Kristalda elverigli niiqte
tapllandan sonra
Epoksid qetrandan hemginin keramik oymalrn latun detallarla
birlepmasini hermetikleqdirmek figtil de istifade edilir.
No,ltavi diodlan 6traf mtihitdon miihafizo etmak iigiin ya
srrf $ii$e balondan, ya da kenarlannda eridilib yaprgdrnlmlg
kovar bonre-uqlar olan gii.ge balondan istifade olunur. Bu kovar
borucuqlara germanium kristah, kontakh yayr ve xarici
diiwoya gxrglar berkidilir.
$oll. 10.3-de [l tipli nciqtavi diodun gii$odon va
germanitm kristahndan qxr$mdan ibaret olan on sada
konstrukiv tertibatr verilmiyiir. Bele konstruksiyanm gox ucrz
Sok. tC.3- Nitqtavi Al germzoium diodunun konstruktiv tortibah:
I - grxrg;2 - kontaktyayr;3 - $iige korpus;4 - germanium ltivhasi;
5
- sistal
tutqacr
189
hazlrlalrmasr sado olmastna baxmayaraq, onun ikr
giicii ve kdslalt 9ii9e
kolbaya ondib salarken onun heddan arttq qzdrnlmasr
tohliikesi.
Mristevi diodun konstruksiyasr (qurulugu) 9al:i1 I 0.4-da
giisterilmigdir.
va
gatr$mayan ceheti vardtr: kigik sepilme
$ek. 10.4 Miistevi ,q7 drodunun konstruktiv
tertibatr:
I - xarici korpus;2 - daxili grxtst 3 - borucuq;
4 - izolyatot,5 - korpus;6 - elcktrod;7'kristal;
8 - kristah nLtcaqcl; 9 - a-;a$ gtxtg
Germanium ve ya silisium kistahm birbaga vo ya kristal
tutqacr vasitosile metal ayaqcrla lehimlayirler ki, bu da
istiliyin apanlmaslnl vs sepiLrrrosini yaxgllapdrnr. -llyaqctft
poladdan hazrlayrlar, omrn daha bttyiik mexaniki
miihkemliye malik olmasr iigiin ayaqcrfrn merkezindo ayrilik
(dirsek) yaradrtar. Bu ayrilik olmadrqda, qaynaqlama zamaru
ayaqcr[rn deformasiyasl bi.itovliildo kristal tut<1acma dlrnliir ki,
bu da kristahn gatlamasma getirib grxarr. Oyrilik olduqda
deformasiya ahemiyyatli darecede azalr.
Oger ayaqcrlrn imkan verdiyinden daha r;ox istilik
sapmok lazrmdrrsa, ona mis istrlik apanctsr barkidirler. Qox
vaxt bu meqsedle ayaqctqt rnorkezi barkidrci vintla tachiz
edirler. Bu vintin komeyila dioda istilik apancrsr berkidilir, ya
da diodun iizii metal gassiyo birbaga stxrltr ve Sassi istilik
t90
apancrsrnln rolunu oynayrr. Markozi berkidici
konstrukt.iv tartibah gak. I 0.5-da gostarilmigdir.
vintli diodun
$ek. I0.5, Merkazi vintli diodun konsruksiyasr:
I -ayaqcrq:2- izolyator; 3 - 9rxr1; 4 - markazi
berkidici vint; 5 - germanium kristalL; 6- kristal
tutqacr; 7 - botaldlcl atxclq
Xil;usi teyinath diodlara stabilitronlar, bir neqa ardrcrl
birlegdirilmiq elektrondegik kegidinden ibaret olan
diizlendirici siitunlar, tiristorlar, diod matrisalan aiddir'
qurulugu gtistaril$ek.10.6-da D8l8 tipli stabilitronun
migdir. A.di diodlardan o, keqidin daha miirekkeb konstruksiyast
gok- 10.6. AEl8 tiPli stabilitronun
konstruksiYasl
l9l
yo
qlzma amanr meydana Sxxan mexaniki gorginliklon
azaltmaq iigiin oval geklinds ilgoyin olmasr ila ferqlenir. Onu
bermetiklegdirmek iigiin soyuq qaynaqlamadan istifade edirlir.
$ 10.4. Tranzistorlar iigiin korpuslar
Trarzistorlann istehsahnda onlann tartibah t,axrmrndan
m<ivcuddur. Bu. tranzistorlann
istehsahnrn koskin artmasr vo onlann etibarhhlma qoyulan
teleblorin ytikselmesi ile elaqedzr olaracl kolpuslann
hazrlanma texnologiyasrmn teknrillegdirilmasi ile ba[]rdrr.
$ek. 10-7-de kigik giiclii tranzistorun en genig 'yayrlmrg
konstruksiyasr g6sterilmigdir. Cihazrn korpusu mis qapaqdan
ve kovardan hazrrlanmrg metal-9iige ayaqcrqdan ibaratdir.
Hem kovar lcivhanin (flans), hom de izolyatorlann qahnhgr
eyni (1,5 mm) oldufiundan, bu, metahn giiqe ile kifay,:t qader
mtihkem birlegmesini temin edir. Mis qapalrn olmasr
hermetizasiya zamam soyuq qaynaqlamadan istifade etrneye
gox b6yiik rangarenglik
imkan verir.
$ek. 10.7. Kigik giiclii traruistomn konstmksiyasr
I - yanmkegirici kegid; :l - qapaq; 3,7 - grxrglar;
4-krislal nrlqacl;5 - 5iige 6 flans
$ak. I0.8. T0-18 tipli cihaztn korpusu
19i!
Bu korpusun gatr$mayan ceheti onun olgtilerinin biiyiik
olmasr (soyuq qaynaqlamanm apanlmasr iigiin flansrn qahnltflr
va sahasi b,iiyiidiilrniigdiir). Bundan baqqa, C48-l giigasi
kifayet qedar kimya,ri dayanrqL olmadrfrndan, sianid mahlullanndan istifads edilmekle qrzrlla tirttilmeni getinlegdinr.
$ak. 10.8-da AI)$ firmalannrn istifade etdiyi T0-5 cihaz
korpusu gdstarihnigdir- Onun evvelki korpusdaa ferqi soyuq
qaynaqlama evezine kondensator qaynaqlamasrndan istifada
olunmasldr. Kondensator qaynaqlamasr flansrn konstruksiyasrnr sadelegdirmoyo, onu en kesiyi her yerinde eyni olan disk
$oklindo diizeltmeya, eyni zamanda da korpusun blgiilerini
kigiltrneye imkan vr:rir, giinki bu halda soyuq qaynaqlamadakrna nisbaten daha az sahe teleb olunur.
Yiiksok tezlik 0' > 400 MHs) tranzistorlannrn korpuslanna elave teloblar qoy'ulur, r;iinki korpuslann yuxanda
nezerden kcgirilan }:onstnrksiyalannda elektrodlararasl tutum
briyiik qiymete malik olur.
gek. l0-9-da T0-18 tipli AB$ cihazrmn, gakil l0.lOJa isa
$ak. 10.9. T0-18 tipli cihazrn korpusu
$ak.
I'C.10.
E-501=.[-503
t93
tipli
cihazrn korpusu
Rusiyada istehsal olunan II-501+tI-503 tipli cihazlann
korpusu gostorilmigdir. Bu clhazlarda grxl$lar ayaqcrgln
metallik hiisSsinden nisbeten b<iyiik mesrlfede yerlegmigdir.
Onlann metaldan bu ciir uzaqlagdutlmast gxryla korpusun
arasrndakr tutumu kigiltmoya imkan l'erir. Bu korpusun
ayaqcrfrm hazulayarken ilci ve ya iig degikli giiqe
tabletkalardan istifade elmek lrazrm golir.
Bela konsmrksiyah korpus yalnz 50Ct-700 MHs-e qeder
tezlik diapazonunda iglemak iigiin yararhrlr. Mesele orasmdadrr ki, bir terefde yerlaqen iig grxrq ara.srrnda tutum rabitosi
yaranr, gxrglar isa, xiisusi [e da egar onlann el kesiyi
kigikdirse, miieyyen indukvivliye malik olur. Cihazda
detailann bir-birino yaxm yerl.egmasi sebabindr:n onda emitter
ve kollektor dovrelerinde iki rabiteli kontrr yaramr. Neticedo
cihaz miieyyen rezonans tezli),rndo tiz-tiziirre hoyecanlarur.
Rezonans tezliyinden yuKafl tezliklerde ise cihaz igleye
bilmir, Eiinki hemin tezlikde cihaza elekb'omzLqnit enerjisinin
daxil etmek ve onu yiiko titiiunek miimkiin olmur.
700 MHs-den yu"xan tezliklere hesablanmrg cihazlar iiqiin
ele konstrul.siya toleb olunur ki
burada iggi tezliklerde emitter
ve kollektor diiweleri arasmda
parazit rab lto yaranmasm, bu
d<ivralerin rezonans tezlikleri
ise i;gi te:zliklerden
$ok. 10.1 l. Yiiksek tezlik
cihaanm koaksial konstruksiyasr
yuxanda
yerlegsin. Fiu p.roblem koaksial
konstruksiy.rdan istifade olunmaqla hell olunur (qek. 10.11).
Buradl emitter l'e kollektor hissalen sanki koaksial xettin hisseleridir.
194
$ 10,5. Cihazlarln mikromodul konstruksiyalarr
iigiin korpuslar
Son iller mikrominiatiir radioaparaturarun qurulmasrnda
mikromodul aclanan i.isul geni; tetbiq tapmtgdr. Bu iisulda
aparaturamn biitiin radiokomponentleri eyni xarici iilqiilere
malik keramik platalarda (l<ivhelardo) yerleqdirilir. On gox
,iilqiileri 9,6x9,6 mr:.r ve qahnhfir 0,35 mm-den 2 mm-e qeder
olan platalardan isrtifada olunr"r. Komponentlordon grxrglar
platanrn sethindaki metallapdrnlmt$ zolaqlarla heyata kegirilir.
Platanrn d6rd van terefrnin her birinde iig yanmdairevi paz
vardrr ki, onlarclan birina metallagdrnlmrg zolaq bilagdirilir.
BeIa keramik platalan siitr,in gakilinde bir-birini uzerine
yrlrr ve yanmdaired pazlarla yerlegdirilan meftillarle platalan
verilen elektrik sxemina uygun olaraq yrfrrlar. Bundan sonra
bu siitunu kompaulddan istifads etmekle hermetiklegdirirter.
Ayn-ayn bela blohlanndan (mikromodullardan) radiotexniki
qurlu yl&hr. Ivlikrominiatiir detallardan istifade olunmasr ve
onlarrn platalardan istifads olunmaqla srxlagdrnlmrg montajr
qurfunun gakisini ve hacmini kigiltmeye imkan verir$ak. 10.12-d,a tranzistom quragdrrmaq iigiin istifade
olunan
keram
ik plata
gtistarilmigdir. Yuxanda
saEda
diizbucaqh kesik platalarr modul geklinde yr[drqda platalan
arada fiksa etmek iigiin nozerdo tuhrlmu$dur.
Platalarda pazlann ntimrolenmesi agardan baglayaraq saat
aqrebi istiqamotinde apanlu. Bela platamn daxilinde bir (diod
iigiin) ve ya ilc (*Lnzistor iigiin) elektron-depik kegidli kristat
yerlegdirilir. Yr[rnu rahatlagdrrmaq iigiin biitiin tranzistorda
baza grxrguu 1 sayL paza. emitter gxrgmr 5 sayh paza, kolektor
grxrgrnr ise 8 sayh paza birlegdidrler.
Kristahn plala daxilinde hennetiklegdinlmesi kifayet
qeder m[rekkeb pr,rblemdir.
195
$ak. 10.12. Keramik mikroplata:
I - kcramik; ? - grxrqlar iigiir, degikler; 3 - n1rtalla$dlrllml$ zolaqlar;
4 - mikrcplatalan tiz aralannda birleqdirmek tigiin pazlar
Hal-hazrda iig hermetiklegdirme iisulu daha gox
yayrlmrgdrr: 1) laklann vasilesile; 2) plzrta darilinda qura$metal-g0$o korpusunda (asma iisul); 3) platadan
hermetiklagdirma iigiin korpus kimi istifad.r ollumaqla.
On etibarh hermetiklegdirma metal-$ri$o l<orpusunda elda
edilir va bu korpus keramik plataya berkidilir. Bu halda hacmi
adi korpusa nisbatan 5-10 dafe olan kigil: qabaritli korpusdan
istifade olunur. C)nun igarisine krisrrl yerlogdirilir. i2olyatorun
igerisinden kegen grxrglan plata iizarindeki metallagdrnlmrg
zolaqlar a leh imleyirlar.
drrlan
$ek. 10.13. TM-3-3 tipli
ciha;zrn asrlm
196
a
varierlhlr konstnrksiyasr
Bel,: bir cihazrn niimunesi gekil 10.13-da gtrsterilmigdir.
istehsalatda bu hermetiklegdinns iisulunun totbiq etmok ayaqcrf,rn tilgiilerinin kigik olmasr sebebinden gox gotindir. Bundan
baqqa, bu halda cihazrn qabaritleri (dlgiileri) biiyiiyiirHermetikleqdirmenin en perspektiv flsulu keramik
platanrn 5z{inden hermetik korpus kimi istifada olunmasldr.
$ek. 10. I 4-de TM-3-3 cihazrmn konstruksiyasr gtisterilmigdir;
burada kristahn hermetiklegdirilmesi onun keramik plata
daxilinde lehimlenmesi yolu ile apanlr.
$ok. t0.14. TI\4-l-3 tiPli cihaz (lehimli kostruksiya).
l- keramik plata; 2 - xaggekilli oyuq; 3 molibden
pergim;4 - kristal tutclacr; 5 - metalla$drnlmrq zolaq;
6 - hermitiklegdirme ngnn disk
$ 10.6. Korpussuz hermetiklegdirme
Metal korpuslar goxlu sayda detallar'len ibaretdir, onlan
hazrlayarkan metahn giige ile qaynaqlanmast iizra xiisusi
omoliyyatlann ap,rnlmasl, bir sra lehimlerden istifda
olunmasr, isti ve ya soyuq qaynaqlama vasitesile bermetikleqdirilme taleb olunur. Biitiin bunlar sexlerde gox bttyiik
hecmli ha:zrrhq ve ytfima omoliyyatlanmn yerino yetirilmasine, ve notico etibarilo, oihazlann qiymatinin yiikselma-.97
sino gotrrib gxanr- Bundan korpussuz hermetiklegdirme yolu
ile, yaxud da plastik kiitleden hazrrlanan korpuslardan istifade
etmoklo ya-xa qurtarmaq olar.
Korpussuz hermetiklegdirmenin istifado olunan iisullarrndan biri yanmkegirici l<ivhanin xiisusi maddelerle
<irttilmesidir (9ul!alanmasrdrr).
$ek. 10.15-de diod - elektron-deqik kegidli ve iki
miixtolif terefo y<inelmig gr;<rpr olan yanmkegirir:i kristal,
gek. 10.16-da isa hemin diod iizerine iig qat gakilorok
hermetiklegdirildikden sonra giisterilmigdir.
#ffitu
$ak. I0.15. Hennetikleqd irmaden evvalki diod
I - krjstal; 2 Crx6lar
$ek. 10.16. Korpussrz hemretlegdirilmig diod.
l- kristal;2 - grxr9lar; 3 - kistal qorumaq iigiin aintk:
4 - mexaniki gerginliklori azaltmaq iigiin iirtiik;
5 - mexaniki nriihatia ii!:tn brtiik.
Birinci daxili qat yannkegirici liivhenin sethini, va
xiisusile de, elekhon-degik kegidinin sorheddirri qonqu
qatlardan qorumaq iigih nozerde h,rtulmugdur. Ilurun iigtin
xiisusi lak ve emallardan istifade olunur. ikinci kallguk qatrnrn
vezifasi kristalla xarici 6rtiik arasrnda miimkiin meianiki
gerginlikleri azalfinaqdr. Sonuncu iigiincii qatrn - epoksid
qotranlndan hazrrlanan qahn vezifesi ise kristah ollato edon
xarici mrihitdan daha etibarh qorumaq ve mexaniki
mohkomlil yiikseltrnakdir.
r98
=____-
$ 10.7. Plastik korPuslar
'
Pla:;till korpuslar iki iisulla hazrlarur: tdkmo vo preslema.
Bir;nci iisulda tiikmo fomastrun igerisindekr bogluqlan
qabaqca maye geklinde plastik kiitle ve ya kompaundla doldurur, sonra iso onlann igansine armahrrlar blokunu batmrlar.
Ov.zolcs silikon rezinindan igerisinde ayrt-ayrt yuvalar
olan tamasa geklinde bir forma haztrlarur; burada yuvalarrn
sayr eyni vaxtda t6kiilon diodlann sayr ile mteyyen olunur
(gek. 10.17).
uDtltrtrfl
$€k. I Cr.l7. Silikon rezininden hazrlanmrg alet (uyma).
$ak. ICt.I8. Yangh kovar lent
Sonra kovar lent gotiiriiliir vo onun iizerinde gek. 10-18-
de gosterikliyi kimi profilli yanqlar agrlr. Degiyil iki qon;u
grxntrsrna liristal ve ondan gxrg lehimlenir. Bela lentin aynca
bir elementi 9aki1 10.19-da gdsterilmigdir.
$ek.l0- 19. Kovar lentin iistiina kristal lehimtenib
yaprSdrnlmtg ayrtca dementi:
l- kristal;2
- gtxtq
gak. I0.20. Plastik korpuslu diod:
I - plastik tirtiik; 2 - yastt kovar gtxtglar
t
9!l
Uzerinda lehimlenmig kristallar olan kovar lenli rezindan
-hazulanmr$
formamn
igerisine, ewelceden may" g"klindu
plastik kiitle t<ikiilmiig yuvalara yerlagdirirlar. Bundan
sonn
forma qrzdrnlr va bunun natir:esinda plastik kiit.to t
Plastik kiitle silikon rezinini islatrmr, Luna grira da "rHyr..
plastik
kiitle berkidikdsn sonra iimumi agagr zolaqla bir_birina tirleq_
mig hermetiklegdirilmig hazrr cliodlar asanhqla gxarrla
bilir.
Birlegdirici zolalr kesmekle Lyfl-ayn diodlai alimr.
I(ovann
qalan_qaquli zolaqlan glxrglann rolunu oynayrr (gek.
10.20).
gek i0-21-de diodlann t6kme iisulu ile
fhstlk korpusda
hermetiklegirilmesinin texnoloji pror.r^in .*#i
!00,.;ffi $,lj;
$ek. 10.21. Diorllar.rn t<jkme
iisulu ile plastik korpusda
hermetiklogdiril:losinin
texnoloji prosesinin sxemi
20t
_-
Preslema iisulu metal hisselori ile plastik memulatlanmn
preslenmesi
adi
lrriycmlaymdan gox az ferqlenir.
Pres-forma (ge}.. 10.22) gtxtqlarr olan kristallann yerleqdirilmesi iigiin yuvalan olan altlrqdan ve qapaqdan ibaretdr.
Her bir yuvada preslama tozunun tiikiilmesi iigiin degik vardr.
Doldurulmug pres-formant tozun terkibinden asrh olaraq 1200C temperaturuna qader qrzdrnrlar.
1 50
Sok. 10.22. Presloma iigiin press-forma:
I - esas (althq)r 2 - qapaq;3 - yiinaldici;
4 - plasLik kiitleni daxil etmok ugijn
deqik
$ 10.8.
tlerk cisim elektronikasr cihazlannln
hrlrmetikliyino nazaret
Yanmkegirici r:ihazlann v? mikrosxemlarin hermetikliyine nezareti bir neEa metodla apamaq olar: bomba, nemlik
(riitubet), kiitle-spektometrik, vakuum-maye, radioaktiv,
aseton vo s. Senyat ve kiitlevi istehsalatda daha gox bomba,
nomlililq kiitla-spektromehik va vakuum-ma1'e metodlanndan
istifade ohmur.
Bomba metodu hazr memulatlann maye miihitde teryiq
alhnda saxlanmasma asaslanrr: maye hermetik olmayan
korpusun igarisirre daxil olur va lranmkegirici cihazrn elektrik
20r
parametrlarini deyigir. $ek. t0.23_de yanmkegirici cihazlann
hermetikliyini bomba metodu ile yoxlamaq iigiir qugunun
sxemi verilmiqdir.
$ek. 10.23, Bomba metodu ile cihazir.nn h:nnetikliyini
yoxlamaq i.igiin qurfu
I- igerisindo cihazlann
kasseti olan kamera; 2
_
igerisinda
miirekkoble ranglennrig su olan kamera; 3 - igersinde srxrlmrq
hava olan balon; 4, 7, 8 - ventillor; 5 - forvakuum nasosu;
6 - (l) kamerasrnda toryiqi dlgmek iigiin manometr
Qurlu tiz aralannda birlegen iki kiunemdan. ibaretdir.
Birinci kamerada yanmkegirici cihazlar (diodlar, ranzistorlar
vo s.) yerlagdirilir, ikinci karnera ise mitrckkobla ronglanmi$
su ile doldurulur. Hor iki kamera qapaqla kip baglamr.
Cthazlar olan kamerada l.l0-r _l,5.l0pa tertibli tezyiq
yaraunaq iigiin Z ventilini agrr ve J forvakuum nasosunu
qo$urlar. Lazrmi seyreklagmeni aldo txdikden sonra
forvakuum nasosunu dayandrrt ve g ventilini agrlar. Bu
zaman renglenmig su 2 kamcrasrndan .1 kilmerastna daxil olur.
Su biitiin cihazlann iistiinii ortmelidir. Bundan sonra kameram
sxrlmrg hava sistemi .ila birlagdiran 4 r,entilini agrlar.
Cihazlan kamerada (1+4).1(15 pa tazyiq alhnda 5_10 deqiqe
____--
Toziyq altlnda ronglanmig su mikrogatlar va
mikrodegiklarden (egar onlar varsa) kegarek (srzaraq) cihazlaln igerisino daxil olur.
Srnaqlar ba;;a gatdrqdan sonm rengli suyt 2 kamerasrna
nasosla gekilib vurur, srxrltmg havantn verilmnsini dayandrnr,
kamerammn qapa[rn r agr ve iizarine cihazlar olan kasseti
gxanrlar. Cihazlan smaqdan sonra spirtle yuyu, xarici
giirkemine vo elektril( parametrlerine g<ira 100%-li saf-giiriiLk
edirler. Metodun hessashfr l0r-10{ l.mk/s-dir.
Namlik (iituba) metodu hazlr cihazlann yiiksek (95-987,)
nemlik qeraitinda 4(l + 5 0C Gmperaturda bir nege sutka
erzinda saxlanrlmasuta esaslarur.
Srzma olduqda riihrbet cihazm igerisina daxil olur ve eks
corayanm In vi> d - gticlendirme emsalmrn ehemiyyatli
doyigmalerina getirir. 1* ve a - mn qiymetlerini cihaz nemlik
kamerasmda olmamrgdan ewel ve sonra iilgiir ve onlan
miiqayise cderek de;,iyin (srzmanrn) qiymetini teyin edirler.
Oks cereyamn (I,* ) qiymeti 100o/o-den ve o-mn qiymeti 30oloden az olmayaraq deyiqdikde hesab edirler ki, srzma var.
Metodun hessashfr 10']+l 0J l.mk/s-dir.
K tla-spekftomelrik metod korprsda olan mikrogatlardan
vo mikrodegiklorden szrb gxan heliun atomlanmn
qeydiyyatrna asaslamr. Kiitla-spektrometrik metodla hermetikliyi xiisusi qurfularda yoxlayrrlar.
Bu metod en hessas metoddur va onun hessash$
1.10'3 +1.10'7 t.mk/s - ,lir.
Helium szrnaa>:taram vasit€'silo hennetikliyi yoxlamaq
iigiin qurfumrn sxemi gekil 10.24-de verilmigdir.
Bu iisulda smaqdan kegirilen slhzzlara helium ya
hermetikleqmeden qabaq daxil edilir, ya da onlann igerisine
sxrlmrg helium olan kamerada terzyiq altrnda yeridilir. Bele
saxlay[lar.
203
cihazr kameraya yerlagdir ve orada vakuurrr yaradtrlar. Kamera
srzmaaxtaranla birlegdirilir.
$ok.10.24. Heliunr slantaaxtaranr ile ciiazlann
hermetikliyinin l.oxlanrlotasrmrr sxemi:
I - hava daxil eden klalan; 2 _ sorma klapanr,
3 - srznaaxtaranla. birlegdiran klapan; 4 _ giliz;
5 - klapanlarr idanl eden dinekli val
Qurlunun ii9 klapanr vardr. e urErya igerisinden
srnaqdan kegirilon niimune olan gilizi qogrilduqda 2 sorma
klanan agrlrr ve gilzde - 5.10-r Torr tartibda tezyiq yaradrlrr.
Real qurfuda 2 kanr ikiqatdrr: o, gilizin ir;erisinl ewelce
forvakuum qabt, sonra isa vakuum qabt ile birlepdirir. Daha
sonra 2 klapant ballanrr ve gilizin helium slznaaxtaranl
ilo
birlegdiren 3 klapam agrlrr.
Korpusda mikrodeqikler ve mikogatlar olduqda cihaan
igerisindeki helium korpusdan konara grlrr va srzmaaxtaramn
kiitle-spektroskopik kamerasura daxil ohir, ionlagrr ve ion
corsyanrnm qiymetini artmr. Bu siqnal giiclendirilir vs ondan
cihazlann saf-gi.irtik edilmesi iigiin istifada olumr.
Bu metodun hessashEr l0-5 +10-e l.ml/s <lir.
204
_---
Vakuum-maye melodunun mahiyyati cihazrn korpusunda r:r<ilcud olan mikrogatlanndan tizarinda vakuum
yaradrlmrg mayeyo grxan hava qabarcrqlartnrn qeyd
olunmasrndan ibaratdir (gek. I 0.25).
Sok. 10.25. Vakuum-maye metodu ile cihazlann
hernretikliyinin yoxlttrulruastntn sxemi:
I - vakutult qurf,usunun korpusu; 2 - valuumla;drrma kamerasr; 3 - igerisinde uayt-spirit olan qab;
4- kassctj 5 - mikrosxem.
Srnaqdan kegirilan cihazlar igerisine ua)4-spirit,
trasformator va )'a vakuum ya$ doldurulmuq qaba yerlogdirilir.
Cihazlarr kameraya yerleqdirilmezdan qabaq i99i mayeni
vakuumlugdrnrlar, cihazlan yerlasdirdikdon sonra ise
kameradt 10-15 Pa tazyiq yaradr va cihazlan 1-5 daqiqo
erzindo l:arnerada saxlayrlar. Oger yoxlamlan cihazrn korpusu
hermetik dr:yilsa, cihazrn daxilinde ve xaricindeki tezyiqlerin
ferqli olmrrsr sobabinden onun igonsindo olan hava iggi
mayeyo aramsv qabarcrqlar Seklinde gtxacaq. Bu nezaret
metodunun hossashfr 5. 10] l.mlc/s -dir.
Aseto metodu ile sunq zaaant hazt: cihazlar asetona
batrnlr vo onun igorisindo iki saat saxlanrltr. Aseton qeyrihermetrk korpusun gatlanndan cihazrn igarisine daxil olur va
onun elektrik parametrloini deyigir. Bundan sonra cihazlan
15-20 deqiqo orzinde qurudur
ve elektrik
parametrlorini
6l9iiLrler.
Radioaktiv metod clhaz.n korpusunun mikogatlardan
srzrb kegen radioaktiv qazrn qamma-giialanmasrnur qeyd
olunmasrna osaslanu. Renglenmig asetonda yuyulmug cihazlan
srnaq qurfusunun igerisinda radioaktiv ksenon-I33 qazr olan
kamerasrna yerlegdirirler. Kamerada qazlu;, xiisusi
radioaktivliyi 0,1 mkktiri/smr-dan gox olmamahdrr. Cihazlan
bu geritde bir nege saat erzinda saxlayular.
Cihazlann radioaktivliyini ewelcedan miieyen qeyrihermetiklik seviyyesine kcikJanmig cihazrn k<imeyile olgiirler.
206
ADOBiYYAT
I
.
2.
Finuf anos f -H., Mova [0 A- Tnepaorcnbrta' 3fleKTpoHI{Ka
M.. 'Bncuaq ruro,'ra",1986' 304 c'
flacsrttxos B.B, 9r'rpxuu JI.f. flo;ryupoeo4ulronue
npniioPu. M., "JIaHu",2003,481 c.
-
Hiiseynov, B.$. Banialov, R.M' ismayllov Berk
cisirn elekronikasmdan laboratoriya igleri Sumqaytt
Dtivlet Universiteti, 2005' 175 s.
Abdinov O.$., Memmedov H.M. Berk cisim elektronikasr'
Bakr, "Tehsil, 2004. 136 s.
3. Y.Y.
4.
['1.f., Taupon ]0-M. TexuonorH'q nonynpoBo,IlHrIKr)BLrx npu6opoa. M . Brtcuraq rnrcona, 1984,2E8 c'
Macros A.r\. Texuolortu H KoHcrpyKuHH noJryrlpoBollHHK()Br,Ix npu6opos. M., 3Heprur, 1970'
5. lhuyrau
6.
7.
Kypnocoa A.I'I. Matepuall'I Anr nonynpoBoaHlnKoBr'lx
npuiiopon fi HHTerpanbHbD( lruKpocxeM' M', Bsrcurar uxona,
1980,327 c.
8.
Maprstnon B.B., 6a:apona T E. JlrrorpaQxuecKne [pouec€hl'
M., Bucular ruxo,ra, 1990, 128 c.
9.
llanarsur JI-C., tlanapon H'H 3nuTarcnan6l{hle
M., HaYra,
.
197 I
ILIeHKI'I'
.
I0. fpuqenxo A.O. HoHuoe ilerrpoBaltHe B MnKpo3neKrpoHure. M.. Bslcuraq urxo;ra, 1985' 48 c'
I I . Bonros B.A. C6opxa u repveru3alrm Mn(posnex'IpoHHrrx
vcrpor'icrB. M.. Paano n crqsr. 1982'
207
Fizika -tiyaziyytt t elmleri doktoru,
oglu BALYAI,O\/
prof BARXAL gAItAN
prof
Fizika-riyazi.yyat elm leri doktoru,
YADiGAR yt/.sL/B oetu HUsEyt\,/Ltv
BORK CiSiM ELEKTRONiKA.SN
CiHAZLARININ IExNoLoGiY'AsI
Ali maktablar i].giin dars vasaiti
Kontpyiiterde yrfrm: Letife Mirzeliyeva
Ozim Babayev
Uz qabrlrmn dizaym: Eynull;,r .r\llahverdiyev
qapa irDzalanmll 14 09.).006. Kagrz fomral (i0x84 l.'t{
Fiziki qap voroqi 13. Sifarip 45. Tirajr 100.
r\--
Download

CiILMLARININ TExNoLoGiYASI - SDU