চিপ ম্যানুফ্যাকচারিং: এচিং ইকুইপমেন্ট এবং প্রসেস

সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদন প্রক্রিয়ায়,এচিংপ্রযুক্তি হল একটি জটিল প্রক্রিয়া যা জটিল সার্কিট প্যাটার্ন তৈরি করতে সাবস্ট্রেটের অবাঞ্ছিত উপাদানগুলিকে সঠিকভাবে অপসারণ করতে ব্যবহৃত হয়। এই নিবন্ধটি বিস্তারিতভাবে দুটি মূলধারার এচিং প্রযুক্তির পরিচয় দেবে – ক্যাপাসিটিভলি কাপলড প্লাজমা এচিং (সিসিপি) এবং ইন্ডাকটিভলি কাপলড প্লাজমা এচিং (আইসিপি), এবং বিভিন্ন উপকরণ এচিং এ তাদের অ্যাপ্লিকেশনগুলি অন্বেষণ করুন।

ক্যাপাসিটিভলি কাপলড প্লাজমা এচিং (সিসিপি)

একটি ম্যাচার এবং একটি ডিসি ব্লকিং ক্যাপাসিটরের মাধ্যমে দুটি সমান্তরাল প্লেট ইলেক্ট্রোডে একটি আরএফ ভোল্টেজ প্রয়োগ করে ক্যাপাসিটিভলি কাপলড প্লাজমা এচিং (সিসিপি) অর্জন করা হয়। দুটি ইলেক্ট্রোড এবং প্লাজমা একসাথে একটি সমতুল্য ক্যাপাসিটর গঠন করে। এই প্রক্রিয়ায়, আরএফ ভোল্টেজ ইলেক্ট্রোডের কাছে একটি ক্যাপাসিটিভ খাপ তৈরি করে এবং ভোল্টেজের দ্রুত দোলনের সাথে খাপের সীমানা পরিবর্তিত হয়। যখন ইলেক্ট্রনগুলি এই দ্রুত পরিবর্তনশীল আবরণে পৌঁছায়, তখন তারা প্রতিফলিত হয় এবং শক্তি অর্জন করে, যার ফলে প্লাজমা গঠনে গ্যাস অণুগুলির বিচ্ছিন্নতা বা আয়নকরণ শুরু হয়। সিসিপি এচিং সাধারণত উচ্চতর রাসায়নিক বন্ধন শক্তি সহ উপকরণগুলিতে প্রয়োগ করা হয়, যেমন ডাইলেক্ট্রিকস, তবে এর কম এচিং হারের কারণে, এটি সূক্ষ্ম নিয়ন্ত্রণের প্রয়োজন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উপযুক্ত।

ইন্ডাকটিভলি কাপলড প্লাজমা এচিং (ICP)

ইন্ডাকটিভলি মিলিত প্লাজমাএচিং(ICP) এই নীতির উপর ভিত্তি করে যে একটি বিকল্প কারেন্ট একটি প্রবর্তিত চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করতে একটি কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে যায়। এই চৌম্বক ক্ষেত্রের ক্রিয়ায়, প্রতিক্রিয়া চেম্বারের ইলেকট্রনগুলি ত্বরান্বিত হয় এবং প্ররোচিত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে ত্বরান্বিত হতে থাকে, অবশেষে প্রতিক্রিয়া গ্যাসের অণুর সাথে সংঘর্ষ হয়, যার ফলে অণুগুলি বিচ্ছিন্ন বা আয়নিত হয় এবং প্লাজমা তৈরি করে। এই পদ্ধতিটি একটি উচ্চ আয়নকরণ হার তৈরি করতে পারে এবং প্লাজমা ঘনত্ব এবং বোমাবাজি শক্তিকে স্বাধীনভাবে সামঞ্জস্য করতে দেয়, যাআইসিপি এচিংসিলিকন এবং ধাতুর মতো কম রাসায়নিক বন্ধন শক্তি সহ উপকরণগুলি এচিং করার জন্য খুব উপযুক্ত। এছাড়াও, আইসিপি প্রযুক্তি আরও ভাল অভিন্নতা এবং এচিং রেট প্রদান করে।

1. মেটাল এচিং

মেটাল এচিং প্রধানত ইন্টারকানেক্ট এবং মাল্টি-লেয়ার মেটাল তারের প্রক্রিয়াকরণের জন্য ব্যবহৃত হয়। এর প্রয়োজনীয়তাগুলির মধ্যে রয়েছে: উচ্চ এচিং রেট, উচ্চ নির্বাচনীতা (মাস্ক লেয়ারের জন্য 4:1 এর বেশি এবং ইন্টারলেয়ার ডাইলেক্ট্রিকের জন্য 20:1-এর বেশি), উচ্চ এচিং অভিন্নতা, ভাল সমালোচনামূলক মাত্রা নিয়ন্ত্রণ, প্লাজমা ক্ষতি নেই, কম অবশিষ্ট দূষক এবং ধাতু কোন জারা. মেটাল এচিং সাধারণত ইন্ডাকটিভলি কাপলড প্লাজমা এচিং ইকুইপমেন্ট ব্যবহার করে।

•অ্যালুমিনিয়াম এচিং: অ্যালুমিনিয়াম হল চিপ তৈরির মাঝামাঝি এবং পিছনের পর্যায়ে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ তারের উপাদান, কম প্রতিরোধ ক্ষমতা, সহজ জমা এবং এচিং এর সুবিধা সহ। অ্যালুমিনিয়াম এচিং সাধারণত ক্লোরাইড গ্যাস (যেমন Cl2) দ্বারা উত্পন্ন প্লাজমা ব্যবহার করে। অ্যালুমিনিয়াম ক্লোরিনের সাথে বিক্রিয়া করে উদ্বায়ী অ্যালুমিনিয়াম ক্লোরাইড (AlCl3) তৈরি করে। এছাড়াও, অন্যান্য হ্যালাইড যেমন SiCl4, BCl3, BBr3, CCl4, CHF3, ইত্যাদি অ্যালুমিনিয়াম পৃষ্ঠের অক্সাইড স্তর সরানোর জন্য স্বাভাবিক এচিং নিশ্চিত করতে যোগ করা যেতে পারে।

• টাংস্টেন এচিং: মাল্টি-লেয়ার ধাতুর তারের আন্তঃসংযোগ কাঠামোতে, টংস্টেন হল প্রধান ধাতু যা চিপের মধ্যম অংশের আন্তঃসংযোগের জন্য ব্যবহৃত হয়। ফ্লোরিন-ভিত্তিক বা ক্লোরিন-ভিত্তিক গ্যাসগুলি ধাতব টংস্টেন খোদাই করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, তবে ফ্লোরিন-ভিত্তিক গ্যাসগুলির সিলিকন অক্সাইডের জন্য দুর্বল নির্বাচনীতা রয়েছে, যখন ক্লোরিন-ভিত্তিক গ্যাসগুলির (যেমন CCl4) ভাল নির্বাচনযোগ্যতা রয়েছে। নাইট্রোজেন সাধারণত উচ্চ এচিং গ্লু সিলেক্টিভিটি পাওয়ার জন্য বিক্রিয়া গ্যাসে যোগ করা হয় এবং কার্বন জমা কমাতে অক্সিজেন যোগ করা হয়। ক্লোরিন-ভিত্তিক গ্যাস দিয়ে এচিং টংস্টেন অ্যানিসোট্রপিক এচিং এবং উচ্চ নির্বাচনীতা অর্জন করতে পারে। টাংস্টেনের শুষ্ক খোদাইতে ব্যবহৃত গ্যাসগুলি প্রধানত SF6, Ar এবং O2, যার মধ্যে SF6 কে প্লাজমাতে ফ্লোরিন পরমাণু এবং ফ্লোরাইড তৈরির জন্য রাসায়নিক বিক্রিয়ার জন্য টংস্টেন সরবরাহ করতে পচে যেতে পারে।

• টাইটানিয়াম নাইট্রাইড এচিং: টাইটানিয়াম নাইট্রাইড, একটি শক্ত মুখোশ উপাদান হিসাবে, দ্বৈত ডামাসেসিন প্রক্রিয়ায় ঐতিহ্যগত সিলিকন নাইট্রাইড বা অক্সাইড মাস্ককে প্রতিস্থাপন করে। টাইটানিয়াম নাইট্রাইড এচিং প্রধানত হার্ড মাস্ক খোলার প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত হয় এবং প্রধান প্রতিক্রিয়া পণ্যটি হল TiCl4। প্রথাগত মুখোশ এবং লো-কে ডাইইলেকট্রিক স্তরের মধ্যে নির্বাচনযোগ্যতা বেশি নয়, যা নিম্ন-কে ডাইইলেকট্রিক স্তরের শীর্ষে আর্ক-আকৃতির প্রোফাইলের চেহারা এবং এচিংয়ের পরে খাঁজের প্রস্থকে প্রসারিত করবে। জমা ধাতব লাইনের মধ্যে ব্যবধান খুবই ছোট, যা সেতুর ফুটো বা সরাসরি ভাঙ্গনের প্রবণ।

2. ইনসুলেটর এচিং

ইনসুলেটর এচিং এর বস্তুটি সাধারণত সিলিকন ডাই অক্সাইড বা সিলিকন নাইট্রাইডের মতো অস্তরক পদার্থ, যা বিভিন্ন সার্কিট স্তরগুলিকে সংযুক্ত করার জন্য যোগাযোগের গর্ত এবং চ্যানেলের গর্ত তৈরি করতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। ডাইইলেকট্রিক এচিং সাধারণত ক্যাপাসিটিভলি মিলিত প্লাজমা এচিং এর নীতির উপর ভিত্তি করে একটি এচার ব্যবহার করে।

• সিলিকন ডাই অক্সাইড ফিল্মের প্লাজমা এচিং: সিলিকন ডাই অক্সাইড ফিল্ম সাধারণত ফ্লোরিনযুক্ত এচিং গ্যাস ব্যবহার করে খোদাই করা হয়, যেমন CF4, CHF3, C2F6, SF6 এবং C3F8। এচিং গ্যাসের মধ্যে থাকা কার্বন অক্সাইড স্তরের অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া করে CO এবং CO2 উপজাত উৎপন্ন করতে পারে, যার ফলে অক্সাইড স্তরের অক্সিজেন অপসারণ হয়। CF4 হল সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত এচিং গ্যাস। যখন CF4 উচ্চ-শক্তি ইলেকট্রনের সাথে সংঘর্ষ হয়, তখন বিভিন্ন আয়ন, র্যাডিকাল, পরমাণু এবং মুক্ত র্যাডিকেল তৈরি হয়। ফ্লোরিন মুক্ত র্যাডিকেলগুলি SiO2 এবং Si এর সাথে রাসায়নিকভাবে বিক্রিয়া করে উদ্বায়ী সিলিকন টেট্রাফ্লোরাইড (SiF4) তৈরি করতে পারে।

• সিলিকন নাইট্রাইড ফিল্মের প্লাজমা এচিং: সিলিকন নাইট্রাইড ফিল্ম প্লাজমা এচিং ব্যবহার করে CF4 বা CF4 মিশ্রিত গ্যাস (O2, SF6 এবং NF3 সহ) ব্যবহার করে খোদাই করা যেতে পারে। Si3N4 ফিল্মের জন্য, যখন CF4-O2 প্লাজমা বা F পরমাণু সম্বলিত অন্যান্য গ্যাস প্লাজমা এচিংয়ের জন্য ব্যবহার করা হয়, তখন সিলিকন নাইট্রাইডের এচিং রেট 1200Å/মিনিট পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে এবং এচিং সিলেক্টিভিটি 20:1 পর্যন্ত হতে পারে। প্রধান পণ্য উদ্বায়ী সিলিকন টেট্রাফ্লোরাইড (SiF4) যা নিষ্কাশন করা সহজ।

4. একক ক্রিস্টাল সিলিকন এচিং

একক ক্রিস্টাল সিলিকন এচিং প্রধানত অগভীর ট্রেঞ্চ আইসোলেশন (STI) গঠন করতে ব্যবহৃত হয়। এই প্রক্রিয়ায় সাধারণত একটি যুগান্তকারী প্রক্রিয়া এবং একটি প্রধান এচিং প্রক্রিয়া অন্তর্ভুক্ত থাকে। যুগান্তকারী প্রক্রিয়াটি শক্তিশালী আয়ন বোমাবাজি এবং ফ্লোরিন উপাদানগুলির রাসায়নিক ক্রিয়াকলাপের মাধ্যমে একক ক্রিস্টাল সিলিকনের পৃষ্ঠের অক্সাইড স্তর অপসারণ করতে SiF4 এবং NF গ্যাস ব্যবহার করে; প্রধান এচিং হাইড্রোজেন ব্রোমাইড (HBr) প্রধান এচ্যান্ট হিসাবে ব্যবহার করে। প্লাজমা পরিবেশে HBr দ্বারা পচনশীল ব্রোমিন র্যাডিকেলগুলি সিলিকনের সাথে বিক্রিয়া করে উদ্বায়ী সিলিকন টেট্রাব্রোমাইড (SiBr4) তৈরি করে, যার ফলে সিলিকন অপসারণ হয়। একক ক্রিস্টাল সিলিকন এচিং সাধারণত একটি ইন্ডাকটিভলি কাপলড প্লাজমা এচিং মেশিন ব্যবহার করে।

5. পলিসিলিকন এচিং

পলিসিলিকন এচিং হল একটি মূল প্রক্রিয়া যা ট্রানজিস্টরের গেটের আকার নির্ধারণ করে এবং গেটের আকার সরাসরি ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটের কার্যকারিতাকে প্রভাবিত করে। পলিসিলিকন এচিংয়ের জন্য একটি ভাল নির্বাচনী অনুপাত প্রয়োজন। হ্যালোজেন গ্যাস যেমন ক্লোরিন (Cl2) সাধারণত অ্যানিসোট্রপিক এচিং অর্জনের জন্য ব্যবহৃত হয় এবং একটি ভাল নির্বাচনী অনুপাত (10:1 পর্যন্ত) থাকে। ব্রোমিন-ভিত্তিক গ্যাস যেমন হাইড্রোজেন ব্রোমাইড (HBr) একটি উচ্চ নির্বাচনী অনুপাত (100:1 পর্যন্ত) পেতে পারে। ক্লোরিন এবং অক্সিজেনের সাথে HBr এর মিশ্রণ এচিং হার বাড়িয়ে দিতে পারে। হ্যালোজেন গ্যাস এবং সিলিকনের প্রতিক্রিয়া পণ্যগুলি প্রতিরক্ষামূলক ভূমিকা পালন করার জন্য সাইডওয়ালে জমা হয়। পলিসিলিকন এচিং সাধারণত একটি ইন্ডাকটিভ যুক্ত প্লাজমা এচিং মেশিন ব্যবহার করে।

এটি ক্যাপাসিটিভলি কাপলড প্লাজমা এচিং বা ইন্ডাকটিভলি কাপল্ড প্লাজমা এচিং হোক না কেন, প্রতিটিরই নিজস্ব অনন্য সুবিধা এবং প্রযুক্তিগত বৈশিষ্ট্য রয়েছে। একটি উপযুক্ত এচিং প্রযুক্তি নির্বাচন করা শুধুমাত্র উৎপাদন দক্ষতা উন্নত করতে পারে না, তবে চূড়ান্ত পণ্যের ফলনও নিশ্চিত করতে পারে।