সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনে, যদিও ফটোলিথোগ্রাফি এবং এচিং সবচেয়ে বেশি উল্লেখিত প্রক্রিয়া, এপিট্যাক্সিয়াল বা পাতলা ফিল্ম জমা করার কৌশলগুলিও সমানভাবে গুরুত্বপূর্ণ। এই নিবন্ধটি চিপ তৈরিতে ব্যবহৃত বেশ কয়েকটি সাধারণ পাতলা ফিল্ম জমা করার পদ্ধতির সাথে পরিচয় করিয়ে দেয়, যার মধ্যে রয়েছেএমওসিভিডি, ম্যাগনেট্রন স্পুটারিং, এবংPECVD সম্পর্কে.
চিপ তৈরিতে পাতলা ফিল্ম প্রক্রিয়া কেন অপরিহার্য?
উদাহরণস্বরূপ, একটি সাধারণ বেকড ফ্ল্যাটব্রেড কল্পনা করুন। এটি নিজে থেকেই স্বাদে নরম হতে পারে। তবে, বিভিন্ন সস দিয়ে পৃষ্ঠটি ব্রাশ করে - যেমন একটি সুস্বাদু বিন পেস্ট বা মিষ্টি মাল্ট সিরাপ - আপনি এর স্বাদ সম্পূর্ণরূপে রূপান্তরিত করতে পারেন। এই স্বাদ-বর্ধক আবরণগুলি অনুরূপপাতলা ফিল্মসেমিকন্ডাক্টর প্রক্রিয়ায়, যখন ফ্ল্যাটব্রেড নিজেই প্রতিনিধিত্ব করেস্তর.
চিপ তৈরিতে, পাতলা ফিল্মগুলি অসংখ্য কার্যকরী ভূমিকা পালন করে — অন্তরণ, পরিবাহিতা, প্যাসিভেশন, আলো শোষণ ইত্যাদি — এবং প্রতিটি ফাংশনের জন্য একটি নির্দিষ্ট জমা কৌশল প্রয়োজন।
১. ধাতু-জৈব রাসায়নিক বাষ্প জমা (MOCVD)
MOCVD হল একটি অত্যন্ত উন্নত এবং সুনির্দিষ্ট কৌশল যা উচ্চ-মানের সেমিকন্ডাক্টর পাতলা ফিল্ম এবং ন্যানোস্ট্রাকচার জমা করার জন্য ব্যবহৃত হয়। এটি LED, লেজার এবং পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সের মতো ডিভাইস তৈরিতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।
একটি MOCVD সিস্টেমের মূল উপাদান:
- গ্যাস সরবরাহ ব্যবস্থা
বিক্রিয়া চেম্বারে বিক্রিয়কগুলির সুনির্দিষ্ট প্রবেশের জন্য দায়ী। এর মধ্যে রয়েছে প্রবাহ নিয়ন্ত্রণ:
-
বাহক গ্যাস
-
ধাতু-জৈব পূর্বসূরী
-
হাইড্রাইড গ্যাস
সিস্টেমটিতে গ্রোথ এবং পার্জ মোডের মধ্যে স্যুইচ করার জন্য মাল্টি-ওয়ে ভালভ রয়েছে।
-
প্রতিক্রিয়া চেম্বার
সিস্টেমের হৃদয় যেখানে প্রকৃত বস্তুগত বৃদ্ধি ঘটে। উপাদানগুলির মধ্যে রয়েছে:-
গ্রাফাইট সাসেপ্টর (সাবস্ট্রেট ধারক)
-
হিটার এবং তাপমাত্রা সেন্সর
-
ইন-সিটু পর্যবেক্ষণের জন্য অপটিক্যাল পোর্ট
-
স্বয়ংক্রিয় ওয়েফার লোডিং/আনলোডিংয়ের জন্য রোবোটিক বাহু
-
- বৃদ্ধি নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা
প্রোগ্রামেবল লজিক কন্ট্রোলার এবং একটি হোস্ট কম্পিউটার নিয়ে গঠিত। এগুলি জমা দেওয়ার প্রক্রিয়া জুড়ে সুনির্দিষ্ট পর্যবেক্ষণ এবং পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা নিশ্চিত করে। -
ইন-সিটু মনিটরিং
পাইরোমিটার এবং রিফ্লেকোমিটারের মতো পরিমাপ যন্ত্রগুলি:-
ফিল্মের বেধ
-
পৃষ্ঠের তাপমাত্রা
-
সাবস্ট্রেট বক্রতা
এগুলো রিয়েল-টাইম প্রতিক্রিয়া এবং সমন্বয় সক্ষম করে।
-
- এক্সস্ট ট্রিটমেন্ট সিস্টেম
নিরাপত্তা এবং পরিবেশগত সম্মতি নিশ্চিত করার জন্য তাপীয় পচন বা রাসায়নিক অনুঘটক ব্যবহার করে বিষাক্ত উপজাতগুলি প্রক্রিয়াজাত করে।
ক্লোজড-কাপল্ড শাওয়ারহেড (CCS) কনফিগারেশন:
উল্লম্ব MOCVD চুল্লিগুলিতে, CCS নকশা শাওয়ারহেড কাঠামোতে বিকল্প নোজেলের মাধ্যমে গ্যাসগুলিকে সমানভাবে ইনজেক্ট করার অনুমতি দেয়। এটি অকাল প্রতিক্রিয়া কমিয়ে দেয় এবং অভিন্ন মিশ্রণকে উন্নত করে।
-
দ্যঘূর্ণায়মান গ্রাফাইট সাসপেকটরগ্যাসের সীমানা স্তরকে একীভূত করতে আরও সাহায্য করে, ওয়েফার জুড়ে ফিল্মের অভিন্নতা উন্নত করে।
2. ম্যাগনেট্রন স্পুটারিং
ম্যাগনেট্রন স্পুটারিং হল একটি ভৌত বাষ্প জমা (PVD) পদ্ধতি যা পাতলা ফিল্ম এবং আবরণ জমা করার জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, বিশেষ করে ইলেকট্রনিক্স, অপটিক্স এবং সিরামিকগুলিতে।
কাজের নীতি:
-
লক্ষ্য উপাদান
জমা করার উৎস উপাদান—ধাতু, অক্সাইড, নাইট্রাইড, ইত্যাদি—একটি ক্যাথোডে স্থির থাকে। -
ভ্যাকুয়াম চেম্বার
দূষণ এড়াতে প্রক্রিয়াটি উচ্চ ভ্যাকুয়ামের অধীনে সঞ্চালিত হয়। -
প্লাজমা জেনারেশন
একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস, সাধারণত আর্গন, আয়নিত হয়ে প্লাজমা তৈরি করে। -
চৌম্বক ক্ষেত্র প্রয়োগ
আয়নীকরণ দক্ষতা বৃদ্ধির জন্য একটি চৌম্বক ক্ষেত্র ইলেকট্রনকে লক্ষ্যবস্তুর কাছাকাছি আবদ্ধ করে। -
স্পুটারিং প্রক্রিয়া
আয়নগুলি লক্ষ্যবস্তুর উপর বোমাবর্ষণ করে, চেম্বারের মধ্য দিয়ে ভ্রমণকারী এবং সাবস্ট্রেটে জমা হওয়া পরমাণুগুলিকে বিচ্ছিন্ন করে।
ম্যাগনেট্রন স্পুটারিংয়ের সুবিধা:
-
অভিন্ন ফিল্ম ডিপোজিশনবিশাল এলাকা জুড়ে।
-
জটিল যৌগ জমা করার ক্ষমতা, সংকর ধাতু এবং সিরামিক সহ।
-
টিউনেবল প্রক্রিয়া পরামিতিবেধ, গঠন এবং মাইক্রোস্ট্রাকচারের সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণের জন্য।
-
উচ্চ ফিল্ম কোয়ালিটিশক্তিশালী আনুগত্য এবং যান্ত্রিক শক্তি সহ।
-
বিস্তৃত উপাদানের সামঞ্জস্য, ধাতু থেকে অক্সাইড এবং নাইট্রাইড পর্যন্ত।
-
নিম্ন-তাপমাত্রার অপারেশন, তাপমাত্রা-সংবেদনশীল স্তরগুলির জন্য উপযুক্ত।
৩. প্লাজমা-বর্ধিত রাসায়নিক বাষ্প জমা (PECVD)
সিলিকন নাইট্রাইড (SiNx), সিলিকন ডাই অক্সাইড (SiO₂), এবং নিরাকার সিলিকনের মতো পাতলা স্তর জমা করার জন্য PECVD ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
নীতি:
একটি PECVD সিস্টেমে, পূর্ববর্তী গ্যাসগুলি একটি ভ্যাকুয়াম চেম্বারে প্রবেশ করানো হয় যেখানে একটিগ্লো ডিসচার্জ প্লাজমাব্যবহার করে তৈরি করা হয়:
-
আরএফ উত্তেজনা
-
ডিসি উচ্চ ভোল্টেজ
-
মাইক্রোওয়েভ বা স্পন্দিত উৎস
প্লাজমা গ্যাস-পর্যায়ের বিক্রিয়াগুলিকে সক্রিয় করে, প্রতিক্রিয়াশীল প্রজাতি তৈরি করে যা সাবস্ট্রেটের উপর জমা হয়ে একটি পাতলা আবরণ তৈরি করে।
জমা করার ধাপ:
-
প্লাজমা গঠন
তড়িৎ চৌম্বকীয় ক্ষেত্র দ্বারা উত্তেজিত হয়ে, পূর্ববর্তী গ্যাসগুলি আয়নিত হয়ে প্রতিক্রিয়াশীল র্যাডিকেল এবং আয়ন তৈরি করে। -
প্রতিক্রিয়া এবং পরিবহন
এই প্রজাতিগুলি স্তরের দিকে অগ্রসর হওয়ার সাথে সাথে গৌণ প্রতিক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়। -
পৃষ্ঠ প্রতিক্রিয়া
স্তরে পৌঁছানোর পর, তারা শোষণ করে, প্রতিক্রিয়া দেখায় এবং একটি কঠিন স্তর তৈরি করে। কিছু উপজাত গ্যাস হিসাবে নির্গত হয়।
PECVD এর সুবিধা:
-
চমৎকার অভিন্নতাফিল্মের গঠন এবং বেধে।
-
শক্তিশালী আনুগত্যএমনকি তুলনামূলকভাবে কম জমা তাপমাত্রায়ও।
-
উচ্চ জমার হার, যা এটিকে শিল্প-স্কেল উৎপাদনের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।
৪. পাতলা ফিল্ম চরিত্রায়ন কৌশল
মান নিয়ন্ত্রণের জন্য পাতলা ফিল্মের বৈশিষ্ট্যগুলি বোঝা অপরিহার্য। সাধারণ কৌশলগুলির মধ্যে রয়েছে:
(১) এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন (XRD)
-
উদ্দেশ্য: স্ফটিক কাঠামো, জালি ধ্রুবক এবং অভিযোজন বিশ্লেষণ করুন।
-
নীতি: ব্র্যাগের সূত্রের উপর ভিত্তি করে, এক্স-রে কীভাবে একটি স্ফটিক পদার্থের মধ্য দিয়ে বিচ্ছুরিত হয় তা পরিমাপ করা হয়।
-
অ্যাপ্লিকেশন: ক্রিস্টালোগ্রাফি, ফেজ বিশ্লেষণ, স্ট্রেন পরিমাপ, এবং পাতলা ফিল্ম মূল্যায়ন।
(২) স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (SEM)
-
উদ্দেশ্য: পৃষ্ঠের রূপবিদ্যা এবং মাইক্রোস্ট্রাকচার পর্যবেক্ষণ করুন।
-
নীতি: নমুনা পৃষ্ঠ স্ক্যান করার জন্য একটি ইলেকট্রন রশ্মি ব্যবহার করে। সনাক্ত করা সংকেত (যেমন, সেকেন্ডারি এবং ব্যাকস্ক্যাটারড ইলেকট্রন) পৃষ্ঠের বিশদ প্রকাশ করে।
-
অ্যাপ্লিকেশন: পদার্থ বিজ্ঞান, ন্যানোটেক, জীববিজ্ঞান এবং ব্যর্থতা বিশ্লেষণ।
(৩) পারমাণবিক বল মাইক্রোস্কোপি (এএফএম)
-
উদ্দেশ্য: পারমাণবিক বা ন্যানোমিটার রেজোলিউশনে চিত্র পৃষ্ঠতলে।
-
নীতি: একটি ধারালো প্রোব স্থির মিথস্ক্রিয়া বল বজায় রেখে পৃষ্ঠটি স্ক্যান করে; উল্লম্ব স্থানচ্যুতি একটি ত্রিমাত্রিক ভূ-সংস্থান তৈরি করে।
-
অ্যাপ্লিকেশন: ন্যানোস্ট্রাকচার গবেষণা, পৃষ্ঠের রুক্ষতা পরিমাপ, জৈব-আণবিক গবেষণা।
পোস্টের সময়: জুন-২৫-২০২৫