শুকনো এচিং এবং ওয়েট এচিং এর সুবিধা ও অসুবিধার বিস্তারিত ব্যাখ্যা

সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনে, একটি সাবস্ট্রেট বা সাবস্ট্রেটের উপর গঠিত একটি পাতলা ফিল্ম প্রক্রিয়াকরণের সময় "এচিং" নামে একটি কৌশল রয়েছে। এচিং প্রযুক্তির বিকাশ 1965 সালে ইন্টেলের প্রতিষ্ঠাতা গর্ডন মুর দ্বারা করা ভবিষ্যদ্বাণীটি বাস্তবায়নে ভূমিকা পালন করেছে যে "ট্রানজিস্টরের একীকরণ ঘনত্ব 1.5 থেকে 2 বছরের মধ্যে দ্বিগুণ হবে" (সাধারণত "মুরের আইন" নামে পরিচিত)।

এচিং জমা বা বন্ধনের মতো একটি "সংযোজন" প্রক্রিয়া নয়, তবে একটি "বিয়োগমূলক" প্রক্রিয়া। উপরন্তু, বিভিন্ন স্ক্র্যাপিং পদ্ধতি অনুসারে, এটি "ওয়েট এচিং" এবং "ড্রাই এচিং" নামে দুটি বিভাগে বিভক্ত। সহজভাবে বলতে গেলে, আগেরটি একটি গলানোর পদ্ধতি এবং পরেরটি একটি খনন পদ্ধতি।

এই নিবন্ধে, আমরা সংক্ষিপ্তভাবে প্রতিটি এচিং প্রযুক্তির বৈশিষ্ট্য এবং পার্থক্য ব্যাখ্যা করব, ভেজা এচিং এবং ড্রাই এচিং, সেইসাথে প্রয়োগের ক্ষেত্রগুলি যার জন্য প্রতিটি উপযুক্ত।

এচিং প্রক্রিয়ার ওভারভিউ

15 শতকের মাঝামাঝি ইউরোপে এচিং প্রযুক্তির উদ্ভব হয়েছিল বলে জানা যায়। সেই সময়ে, খালি তামাকে ক্ষয় করার জন্য একটি খোদাই করা তামার প্লেটে অ্যাসিড ঢেলে দেওয়া হয়েছিল, যা একটি ইন্টাগ্লিও তৈরি করেছিল। সারফেস ট্রিটমেন্ট কৌশল যা ক্ষয়ের প্রভাবকে কাজে লাগায় তা ব্যাপকভাবে "এচিং" নামে পরিচিত।

সেমিকন্ডাক্টর ম্যানুফ্যাকচারিংয়ে এচিং প্রক্রিয়ার উদ্দেশ্য হল অঙ্কন অনুযায়ী সাবস্ট্রেটের উপর সাবস্ট্রেট বা ফিল্ম কাটা। ফিল্ম গঠন, ফটোলিথোগ্রাফি এবং এচিং এর প্রস্তুতিমূলক ধাপগুলি পুনরাবৃত্তি করে, প্ল্যানার কাঠামোটি একটি ত্রিমাত্রিক কাঠামোতে প্রক্রিয়া করা হয়।

ওয়েট এচিং এবং ড্রাই এচিং এর মধ্যে পার্থক্য

ফটোলিথোগ্রাফি প্রক্রিয়ার পরে, উন্মুক্ত স্তরটি একটি এচিং প্রক্রিয়ায় ভেজা বা শুকনো হয়।

ওয়েট এচিং একটি দ্রবণ ব্যবহার করে খোদাই করে এবং পৃষ্ঠকে স্ক্র্যাপ করে। যদিও এই পদ্ধতিটি দ্রুত এবং সস্তায় প্রক্রিয়া করা যায়, তবে এর অসুবিধা হল প্রক্রিয়াকরণের নির্ভুলতা সামান্য কম। তাই, 1970 সালের দিকে ড্রাই এচিং এর জন্ম হয়। ড্রাই এচিং কোন দ্রবণ ব্যবহার করে না, কিন্তু স্ক্র্যাচ করার জন্য সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠে গ্যাস ব্যবহার করে, যা উচ্চ প্রক্রিয়াকরণের নির্ভুলতা দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।

"আইসোট্রপি" এবং "অ্যানিসোট্রপি"

ভেজা এচিং এবং ড্রাই এচিং এর মধ্যে পার্থক্য প্রবর্তন করার সময়, প্রয়োজনীয় শব্দগুলি হল "আইসোট্রপিক" এবং "অ্যানিসোট্রপিক"। আইসোট্রপি মানে পদার্থ এবং স্থানের ভৌত বৈশিষ্ট্য দিকনির্দেশের সাথে পরিবর্তিত হয় না, এবং অ্যানিসোট্রপি মানে যে পদার্থ এবং স্থানের ভৌত বৈশিষ্ট্য দিকনির্দেশের সাথে পরিবর্তিত হয়।

আইসোট্রপিক এচিং এর অর্থ হল এচিং একটি নির্দিষ্ট বিন্দুর চারপাশে একই পরিমাণে এগিয়ে যায় এবং অ্যানিসোট্রপিক এচিং এর অর্থ হল যে এচিং একটি নির্দিষ্ট বিন্দুর চারপাশে বিভিন্ন দিকে এগিয়ে যায়। উদাহরণস্বরূপ, সেমিকন্ডাক্টর তৈরির সময় এচিংয়ে, অ্যানিসোট্রপিক এচিং প্রায়শই বেছে নেওয়া হয় যাতে শুধুমাত্র লক্ষ্যের দিকটি স্ক্র্যাপ করা হয়, অন্যান্য দিকগুলি অক্ষত থাকে।

"Isotropic Etch" এবং "Anisotropic Etch" এর ছবি

রাসায়নিক ব্যবহার করে ভেজা এচিং।

ওয়েট এচিং একটি রাসায়নিক এবং একটি সাবস্ট্রেটের মধ্যে একটি রাসায়নিক বিক্রিয়া ব্যবহার করে। এই পদ্ধতিতে, অ্যানিসোট্রপিক এচিং অসম্ভব নয়, তবে এটি আইসোট্রপিক এচিংয়ের চেয়ে অনেক বেশি কঠিন। দ্রবণ এবং উপকরণের সংমিশ্রণে অনেক বিধিনিষেধ রয়েছে এবং স্তরের তাপমাত্রা, দ্রবণের ঘনত্ব এবং সংযোজনের পরিমাণ কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে হবে।

পরিস্থিতি যতই সূক্ষ্মভাবে সামঞ্জস্য করা হোক না কেন, ভেজা এচিং 1 μm এর নিচে সূক্ষ্ম প্রক্রিয়াকরণ অর্জন করা কঠিন। এর একটি কারণ হল সাইড এচিং নিয়ন্ত্রণ করা।

আন্ডারকাটিং একটি ঘটনা যা আন্ডারকাটিং নামেও পরিচিত। এমনকি যদি এটি আশা করা হয় যে উপাদানটি শুধুমাত্র উল্লম্ব দিক (গভীর দিক) ভেজা খোঁচা দ্বারা দ্রবীভূত হবে, তবে দ্রবণটিকে পার্শ্বে আঘাত করা থেকে সম্পূর্ণরূপে প্রতিরোধ করা অসম্ভব, তাই সমান্তরাল দিকে উপাদানটির দ্রবীভূতকরণ অনিবার্যভাবে এগিয়ে যাবে। . এই ঘটনার কারণে, ওয়েট এচিং এলোমেলোভাবে এমন বিভাগ তৈরি করে যা লক্ষ্য প্রস্থের চেয়ে সংকীর্ণ। এইভাবে, যখন সুনির্দিষ্ট বর্তমান নিয়ন্ত্রণের প্রয়োজন হয় এমন পণ্য প্রক্রিয়াকরণের সময়, প্রজননযোগ্যতা কম এবং নির্ভুলতা অবিশ্বস্ত হয়।

ওয়েট এচিংয়ে সম্ভাব্য ব্যর্থতার উদাহরণ

কেন ড্রাই এচিং মাইক্রোমেশিনিংয়ের জন্য উপযুক্ত

অ্যানিসোট্রপিক এচিং-এর জন্য উপযোগী আর্ট ড্রাই এচিং-এর বর্ণনা সেমিকন্ডাক্টর ম্যানুফ্যাকচারিং প্রক্রিয়ায় ব্যবহার করা হয় যার জন্য উচ্চ-নির্ভুল প্রক্রিয়াকরণের প্রয়োজন হয়। ড্রাই এচিংকে প্রায়ই রিঅ্যাকটিভ আয়ন এচিং (RIE) হিসাবে উল্লেখ করা হয়, যার মধ্যে ব্যাপক অর্থে প্লাজমা এচিং এবং স্পুটার এচিংও অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে, তবে এই নিবন্ধটি RIE এর উপর আলোকপাত করবে।

অ্যানিসোট্রপিক এচিং ড্রাই এচিং এর সাথে সহজ কেন তা ব্যাখ্যা করার জন্য, আসুন RIE প্রক্রিয়াটি ঘনিষ্ঠভাবে দেখে নেওয়া যাক। শুষ্ক এচিং প্রক্রিয়াকে ভাগ করে এবং সাবস্ট্রেটকে স্ক্র্যাপ করে দুটি প্রকারে ভাগ করে বোঝা সহজ: "রাসায়নিক এচিং" এবং "ফিজিক্যাল এচিং"।

রাসায়নিক এচিং তিনটি ধাপে ঘটে। প্রথমত, প্রতিক্রিয়াশীল গ্যাসগুলি পৃষ্ঠে শোষিত হয়। বিক্রিয়া দ্রব্যগুলি তখন বিক্রিয়া গ্যাস এবং সাবস্ট্রেট উপাদান থেকে গঠিত হয় এবং অবশেষে বিক্রিয়া পণ্যগুলিকে শোষণ করা হয়। পরবর্তী ফিজিক্যাল এচিং-এ, সাবস্ট্রেটে উল্লম্বভাবে আর্গন গ্যাস প্রয়োগ করে সাবস্ট্রেটটিকে নিচের দিকে উল্লম্বভাবে খোদাই করা হয়।

রাসায়নিক এচিং আইসোট্রপিক্যালি ঘটে, যেখানে ফিজিক্যাল এচিং গ্যাস প্রয়োগের দিক নিয়ন্ত্রণ করে অ্যানিসোট্রপিক্যালি ঘটতে পারে। এই ফিজিক্যাল এচিংয়ের কারণে, শুষ্ক এচিং ভেজা এচিংয়ের চেয়ে এচিং দিককে বেশি নিয়ন্ত্রণ করতে দেয়।

শুষ্ক ও ভেজা এচিং-এর জন্যও ওয়েট এচিং-এর মতো একই কঠোর শর্তের প্রয়োজন হয়, তবে এটির ওয়েট এচিংয়ের তুলনায় উচ্চতর প্রজননযোগ্যতা রয়েছে এবং এতে অনেক সহজে নিয়ন্ত্রণযোগ্য আইটেম রয়েছে। অতএব, কোন সন্দেহ নেই যে শুষ্ক খোদাই শিল্প উৎপাদনের জন্য আরও উপযোগী।

কেন ওয়েট এচিং এখনও প্রয়োজন

একবার আপনি আপাতদৃষ্টিতে সর্বশক্তিমান শুষ্ক এচিং বুঝতে পারলে, আপনি ভাবতে পারেন কেন ভেজা এচিং এখনও বিদ্যমান। যাইহোক, কারণটি সহজ: ভেজা এচিং পণ্যটিকে সস্তা করে তোলে।

শুকনো এচিং এবং ওয়েট এচিং এর মধ্যে প্রধান পার্থক্য হল খরচ। ওয়েট এচিং-এ ব্যবহৃত রাসায়নিক দ্রব্যগুলি ততটা ব্যয়বহুল নয় এবং যন্ত্রের দাম শুষ্ক এচিং সরঞ্জামের প্রায় 1/10 বলে বলা হয়। উপরন্তু, প্রক্রিয়াকরণের সময় কম এবং একাধিক সাবস্ট্রেট একই সময়ে প্রক্রিয়া করা যেতে পারে, উৎপাদন খরচ কমিয়ে দেয়। ফলস্বরূপ, আমরা পণ্যের খরচ কম রাখতে পারি, আমাদের প্রতিযোগীদের তুলনায় আমাদের একটি সুবিধা প্রদান করে। যদি প্রক্রিয়াকরণের নির্ভুলতার প্রয়োজনীয়তা বেশি না হয়, তবে অনেক কোম্পানি রুক্ষ ভর উৎপাদনের জন্য ভেজা এচিং বেছে নেবে।

এচিং প্রক্রিয়াটি একটি প্রক্রিয়া হিসাবে চালু করা হয়েছিল যা মাইক্রোফ্যাব্রিকেশন প্রযুক্তিতে ভূমিকা পালন করে। এচিং প্রক্রিয়াটি মোটামুটিভাবে ওয়েট এচিং এবং ড্রাই এচিং এ বিভক্ত। যদি খরচ গুরুত্বপূর্ণ হয়, তবে আগেরটি ভালো, এবং যদি 1 μm এর নিচে মাইক্রোপ্রসেসিং প্রয়োজন হয়, তাহলে পরবর্তীটি ভালো। আদর্শভাবে, কোনটি উত্তম তার পরিবর্তে উৎপাদিত পণ্য এবং খরচের উপর ভিত্তি করে একটি প্রক্রিয়া বেছে নেওয়া যেতে পারে।