خشک اینچنگ اور گیلی اینچنگ کے فوائد اور نقصانات کی تفصیلی وضاحت

سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں، سبسٹریٹ یا سبسٹریٹ پر بننے والی پتلی فلم کی پروسیسنگ کے دوران ایک تکنیک ہے جسے "ایچنگ" کہا جاتا ہے۔ اینچنگ ٹیکنالوجی کی ترقی نے انٹیل کے بانی گورڈن مور کی 1965 میں کی گئی اس پیشین گوئی کو پورا کرنے میں ایک کردار ادا کیا ہے کہ "ٹرانزسٹروں کے انضمام کی کثافت 1.5 سے 2 سال میں دوگنی ہو جائے گی" (عام طور پر "مور کے قانون" کے نام سے جانا جاتا ہے)۔

اینچنگ ایک "اضافی" عمل نہیں ہے جیسا کہ جمع یا بانڈنگ، بلکہ ایک "ذخمی" عمل ہے۔ اس کے علاوہ، سکریپنگ کے مختلف طریقوں کے مطابق، اسے دو قسموں میں تقسیم کیا گیا ہے، یعنی "گیلی اینچنگ" اور "ڈرائی ایچنگ"۔ اسے آسان الفاظ میں بیان کرنے کے لیے، سابقہ ​​ایک پگھلنے کا طریقہ ہے اور مؤخر الذکر کھدائی کا طریقہ ہے۔

اس آرٹیکل میں، ہم مختصراً ہر اینچنگ ٹیکنالوجی، گیلی اینچنگ اور ڈرائی ایچنگ کی خصوصیات اور فرق کی وضاحت کریں گے، نیز ان ایپلی کیشن کے شعبوں کی وضاحت کریں گے جن کے لیے ہر ایک موزوں ہے۔

اینچنگ کے عمل کا جائزہ

کہا جاتا ہے کہ ایچنگ ٹیکنالوجی کی ابتدا یورپ میں 15ویں صدی کے وسط میں ہوئی تھی۔ اس وقت، ننگے تانبے کو زائل کرنے کے لیے ایک کندہ شدہ تانبے کی پلیٹ میں تیزاب ڈالا جاتا تھا، جس سے انٹیگلیو بن جاتا تھا۔ سطح کے علاج کی تکنیکیں جو سنکنرن کے اثرات سے فائدہ اٹھاتی ہیں وسیع پیمانے پر "ایچنگ" کے نام سے مشہور ہیں۔

سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں ایچنگ کے عمل کا مقصد ڈرائنگ کے مطابق سبسٹریٹ پر سبسٹریٹ یا فلم کو کاٹنا ہے۔ فلم کی تشکیل، فوٹو لیتھوگرافی اور اینچنگ کے ابتدائی مراحل کو دہرانے سے، پلانر ڈھانچہ تین جہتی ڈھانچے میں پروسس کیا جاتا ہے۔

گیلی اینچنگ اور ڈرائی ایچنگ کے درمیان فرق

فوٹو لیتھوگرافی کے عمل کے بعد، بے نقاب سبسٹریٹ کو اینچنگ کے عمل میں گیلا یا خشک کیا جاتا ہے۔

گیلی اینچنگ سطح کو کھینچنے اور کھرچنے کے لیے حل کا استعمال کرتی ہے۔ اگرچہ اس طریقہ پر تیزی سے اور سستے طریقے سے عمل کیا جا سکتا ہے، لیکن اس کا نقصان یہ ہے کہ پروسیسنگ کی درستگی قدرے کم ہے۔ لہذا، خشک اینچنگ 1970 کے آس پاس پیدا ہوئی تھی۔ خشک اینچنگ حل کا استعمال نہیں کرتی ہے، لیکن اسے کھرچنے کے لیے سبسٹریٹ کی سطح کو مارنے کے لیے گیس کا استعمال کرتی ہے، جس کی خصوصیت اعلیٰ پروسیسنگ کی درستگی ہے۔

"آاسوٹروپی" اور "انیسوٹروپی"

گیلی اینچنگ اور ڈرائی ایچنگ کے درمیان فرق کو متعارف کراتے وقت، ضروری الفاظ "آئسوٹروپک" اور "انیسوٹروپک" ہیں۔ آئسوٹروپی کا مطلب ہے کہ مادے اور خلا کی طبعی خصوصیات سمت کے ساتھ تبدیل نہیں ہوتی ہیں، اور انیسوٹروپی کا مطلب ہے کہ مادے اور خلا کی طبعی خصوصیات سمت کے ساتھ مختلف ہوتی ہیں۔

آئسوٹروپک ایچنگ کا مطلب یہ ہے کہ ایچنگ ایک خاص نقطہ کے ارد گرد ایک ہی مقدار میں آگے بڑھتی ہے، اور اینیسوٹروپک ایچنگ کا مطلب ہے کہ ایچنگ ایک خاص نقطہ کے ارد گرد مختلف سمتوں میں آگے بڑھتی ہے۔ مثال کے طور پر، سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کے دوران ایچنگ میں، انیسوٹروپک اینچنگ کا انتخاب اکثر کیا جاتا ہے تاکہ صرف ہدف کی سمت کو کھرچ دیا جائے، اور دیگر سمتوں کو برقرار رکھا جائے۔

"Isotropic Etch" اور "Anisotropic Etch" کی تصاویر

کیمیکلز کا استعمال کرتے ہوئے گیلی اینچنگ۔

گیلی اینچنگ کیمیکل اور سبسٹریٹ کے درمیان کیمیائی رد عمل کا استعمال کرتی ہے۔ اس طریقہ کے ساتھ، anisotropic etching ناممکن نہیں ہے، لیکن یہ isotropic etching سے کہیں زیادہ مشکل ہے۔ حل اور مواد کے امتزاج پر بہت سی پابندیاں ہیں، اور حالات جیسے سبسٹریٹ درجہ حرارت، محلول کا ارتکاز، اور اضافی رقم کو سختی سے کنٹرول کیا جانا چاہیے۔

اس بات سے کوئی فرق نہیں پڑتا ہے کہ حالات کو کتنی ہی باریک طریقے سے ایڈجسٹ کیا گیا ہے، گیلی اینچنگ سے 1 μm سے کم ٹھیک پروسیسنگ حاصل کرنا مشکل ہے۔ اس کی ایک وجہ سائیڈ اینچنگ کو کنٹرول کرنے کی ضرورت ہے۔

انڈر کٹنگ ایک ایسا رجحان ہے جسے انڈر کٹنگ بھی کہا جاتا ہے۔ یہاں تک کہ اگر یہ امید کی جاتی ہے کہ گیلی اینچنگ کے ذریعہ مواد کو صرف عمودی سمت (گہرائی کی سمت) میں تحلیل کیا جائے گا، محلول کو اطراف سے ٹکرانے سے مکمل طور پر روکنا ناممکن ہے، لہذا متوازی سمت میں مواد کی تحلیل لامحالہ آگے بڑھے گی۔ . اس رجحان کی وجہ سے، گیلی اینچنگ تصادفی طور پر ایسے حصے پیدا کرتی ہے جو ہدف کی چوڑائی سے کم ہوتے ہیں۔ اس طرح، مصنوعات کی پروسیسنگ کرتے وقت جن کے لیے موجودہ کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے، تولیدی صلاحیت کم ہوتی ہے اور درستگی ناقابل بھروسہ ہوتی ہے۔

گیلے اینچنگ میں ممکنہ ناکامیوں کی مثالیں۔

مائیکرو مشیننگ کے لیے خشک اینچنگ کیوں موزوں ہے۔

متعلقہ آرٹ ڈرائی ایچنگ کی تفصیل انیسوٹروپک اینچنگ کے لیے موزوں ہے سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کے عمل میں استعمال ہوتی ہے جس کے لیے اعلیٰ درستگی کی ضرورت ہوتی ہے۔ ڈرائی ایچنگ کو اکثر ری ایکٹیو آئن ایچنگ (RIE) کہا جاتا ہے، جس میں وسیع معنوں میں پلازما ایچنگ اور سپٹر اینچنگ بھی شامل ہو سکتی ہے، لیکن یہ مضمون RIE پر توجہ مرکوز کرے گا۔

یہ بتانے کے لیے کہ انیسوٹروپک اینچنگ خشک اینچنگ کے ساتھ کیوں آسان ہے، آئیے RIE کے عمل کو قریب سے دیکھیں۔ خشک اینچنگ کے عمل کو دو اقسام میں تقسیم کرکے اور سبسٹریٹ کو کھرچ کر سمجھنا آسان ہے: "کیمیکل اینچنگ" اور "فزیکل ایچنگ"۔

کیمیکل اینچنگ تین مراحل میں ہوتی ہے۔ سب سے پہلے، رد عمل والی گیسیں سطح پر جذب ہوتی ہیں۔ ری ایکشن پروڈکٹس پھر ری ایکشن گیس اور سبسٹریٹ میٹریل سے بنتی ہیں اور آخر کار ری ایکشن پروڈکٹس کو ڈیسورب کر دیا جاتا ہے۔ بعد میں ہونے والی فزیکل اینچنگ میں، سبسٹریٹ کو عمودی طور پر نیچے کی طرف آرگن گیس کو سبسٹریٹ پر عمودی طور پر لگا کر کھینچا جاتا ہے۔

کیمیکل اینچنگ آئسوٹروپیلی ہوتی ہے، جبکہ فزیکل اینچنگ گیس کے استعمال کی سمت کو کنٹرول کرتے ہوئے انیسوٹروپیکل طور پر ہوسکتی ہے۔ اس جسمانی اینچنگ کی وجہ سے، خشک اینچنگ گیلی اینچنگ کے مقابلے میں اینچنگ کی سمت پر زیادہ کنٹرول کی اجازت دیتی ہے۔

خشک اور گیلی اینچنگ کے لیے بھی گیلی اینچنگ جیسی سخت شرائط کی ضرورت ہوتی ہے، لیکن اس میں گیلی اینچنگ سے زیادہ تولیدی صلاحیت ہوتی ہے اور اس میں کنٹرول کرنے میں بہت آسان چیزیں ہوتی ہیں۔ لہذا، اس میں کوئی شک نہیں کہ خشک اینچنگ صنعتی پیداوار کے لیے زیادہ سازگار ہے۔

گیلی اینچنگ کی اب بھی ضرورت کیوں ہے۔

ایک بار جب آپ بظاہر قادر مطلق خشک اینچنگ کو سمجھتے ہیں، تو آپ سوچ سکتے ہیں کہ گیلی اینچنگ اب بھی کیوں موجود ہے۔ تاہم، وجہ سادہ ہے: گیلی اینچنگ مصنوعات کو سستی بناتی ہے۔

خشک اینچنگ اور گیلی اینچنگ کے درمیان بنیادی فرق لاگت ہے۔ گیلی اینچنگ میں استعمال ہونے والے کیمیکلز اتنے مہنگے نہیں ہوتے ہیں، اور خود آلات کی قیمت خشک اینچنگ کے آلات کے تقریباً 1/10 بتائی جاتی ہے۔ اس کے علاوہ، پروسیسنگ کا وقت کم ہے اور ایک ہی وقت میں متعدد ذیلی جگہوں پر کارروائی کی جا سکتی ہے، جس سے پیداواری لاگت کم ہوتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، ہم پروڈکٹ کی لاگت کو کم رکھ سکتے ہیں، جس سے ہمیں اپنے حریفوں پر برتری حاصل ہوتی ہے۔ اگر پروسیسنگ کی درستگی کے تقاضے زیادہ نہیں ہیں، تو بہت سی کمپنیاں کھردری بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے گیلے اینچنگ کا انتخاب کریں گی۔

اینچنگ کے عمل کو ایک ایسے عمل کے طور پر متعارف کرایا گیا تھا جو مائیکرو فیبریکیشن ٹیکنالوجی میں ایک کردار ادا کرتا ہے۔ اینچنگ کے عمل کو تقریباً گیلی اینچنگ اور ڈرائی ایچنگ میں تقسیم کیا گیا ہے۔ اگر قیمت اہم ہے، تو پہلے والا بہتر ہے، اور اگر 1 μm سے کم مائکرو پروسیسنگ کی ضرورت ہو، تو مؤخر الذکر بہتر ہے۔ مثالی طور پر، ایک عمل کا انتخاب کیا جا سکتا ہے اس کی بنیاد پر تیار کی جانے والی پروڈکٹ اور لاگت، بجائے اس کے کہ کون سا بہتر ہے۔