خشک اینچنگ کا عمل

خشک اینچنگ کا عمل عام طور پر چار بنیادی حالتوں پر مشتمل ہوتا ہے: اینچنگ سے پہلے، جزوی اینچنگ، صرف اینچنگ، اور اوور ایچنگ۔ اہم خصوصیات اینچنگ ریٹ، سلیکٹیوٹی، اہم جہت، یکسانیت، اور اختتامی نقطہ کا پتہ لگانا ہیں۔

 چتر 1 اینچنگ سے پہلے

شکل 2 جزوی اینچنگ

تصویر 3 صرف اینچنگ

تصویر 4 اوور اینچنگ

(1) اینچنگ کی شرح: فی یونٹ وقت میں ہٹائے گئے اینچنگ مواد کی گہرائی یا موٹائی۔

شکل 5 اینچنگ ریٹ ڈایاگرام

(2) سلیکٹیوٹی: مختلف اینچنگ میٹریل کی اینچنگ ریٹس کا تناسب۔

چترا 6 سلیکٹیوٹی ڈایاگرام

(3) اہم جہت: اینچنگ مکمل ہونے کے بعد ایک مخصوص علاقے میں پیٹرن کا سائز۔

شکل 7 اہم طول و عرض کا خاکہ

(4) یکسانیت: اہم اینچنگ ڈائمینشن (CD) کی یکسانیت کی پیمائش کرنے کے لیے، جو عام طور پر CD کے مکمل نقشے سے ظاہر ہوتا ہے، فارمولا ہے: U=(Max-Min)/2*AVG۔

شکل 8 یکسانیت کا اسکیمیٹک ڈایاگرام

(5) اختتامی نقطہ کا پتہ لگانا: اینچنگ کے عمل کے دوران، روشنی کی شدت میں تبدیلی کا مسلسل پتہ چلتا ہے۔ جب روشنی کی ایک خاص شدت بڑھ جاتی ہے یا نمایاں طور پر گر جاتی ہے، تو فلم اینچنگ کی ایک خاص تہہ کی تکمیل کو نشان زد کرنے کے لیے اینچنگ کو ختم کر دیا جاتا ہے۔

شکل 9 اختتامی نقطہ اسکیمیٹک خاکہ

خشک اینچنگ میں، گیس ہائی فریکوئنسی (بنیادی طور پر 13.56 میگا ہرٹز یا 2.45 گیگا ہرٹز) سے پرجوش ہوتی ہے۔ 1 سے 100 Pa کے دباؤ پر، اس کا اوسط مفت راستہ کئی ملی میٹر سے کئی سینٹی میٹر تک ہے۔ خشک اینچنگ کی تین اہم اقسام ہیں:

•جسمانی خشک اینچنگ: تیز ذرات جسمانی طور پر ویفر کی سطح کو پہنتے ہیں۔

•کیمیائی خشک اینچنگ: گیس ویفر کی سطح کے ساتھ کیمیائی طور پر رد عمل ظاہر کرتی ہے۔

•کیمیائی جسمانی خشک اینچنگ: کیمیائی خصوصیات کے ساتھ جسمانی اینچنگ کا عمل

1. آئن بیم اینچنگ

آئن بیم ایچنگ (Ion Beam Etching) ایک فزیکل ڈرائی پروسیسنگ عمل ہے جو مادی سطح کو شعاع دینے کے لیے تقریباً 1 سے 3 keV کی توانائی کے ساتھ ایک اعلیٰ توانائی والے آرگن آئن بیم کا استعمال کرتا ہے۔ آئن بیم کی توانائی اسے سطحی مواد کو متاثر کرنے اور ہٹانے کا سبب بنتی ہے۔ اینچنگ کا عمل عمودی یا ترچھا واقعہ آئن بیم کی صورت میں انیسوٹروپک ہوتا ہے۔ تاہم، انتخابی صلاحیت کی کمی کی وجہ سے، مختلف سطحوں پر مواد کے درمیان کوئی واضح فرق نہیں ہے۔ ویکیوم پمپ سے پیدا ہونے والی گیسیں اور کھدائی ہوئی چیزیں ختم ہوجاتی ہیں، لیکن چونکہ رد عمل کی مصنوعات گیس نہیں ہوتیں، اس لیے ذرات ویفر یا چیمبر کی دیواروں پر جمع ہوتے ہیں۔

ذرات کی تشکیل کو روکنے کے لیے چیمبر میں دوسری گیس داخل کی جا سکتی ہے۔ یہ گیس آرگن آئنوں کے ساتھ رد عمل ظاہر کرے گی اور جسمانی اور کیمیائی اینچنگ کے عمل کا سبب بنے گی۔ گیس کا کچھ حصہ سطحی مواد کے ساتھ رد عمل ظاہر کرے گا، لیکن یہ پالش شدہ ذرات کے ساتھ بھی رد عمل ظاہر کرے گا تاکہ گیسی ضمنی مصنوعات بنائیں۔ اس طریقے سے تقریباً تمام قسم کے مواد کو کھینچا جا سکتا ہے۔ عمودی تابکاری کی وجہ سے، عمودی دیواروں پر لباس بہت چھوٹا ہے (اعلی انیسوٹروپی)۔ تاہم، اس کی کم سلیکٹیوٹی اور اینچنگ کی سست رفتار کی وجہ سے، یہ عمل موجودہ سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں شاذ و نادر ہی استعمال ہوتا ہے۔

2. پلازما اینچنگ

پلازما اینچنگ ایک مطلق کیمیائی اینچنگ عمل ہے، جسے کیمیکل ڈرائی ایچنگ بھی کہا جاتا ہے۔ اس کا فائدہ یہ ہے کہ یہ ویفر کی سطح کو آئن کو نقصان نہیں پہنچاتا ہے۔ چونکہ اینچنگ گیس میں فعال نسلیں حرکت کرنے کے لیے آزاد ہیں اور اینچنگ کا عمل آئسوٹروپک ہے، اس لیے یہ طریقہ پوری فلمی تہہ کو ہٹانے کے لیے موزوں ہے (مثال کے طور پر، تھرمل آکسیڈیشن کے بعد پچھلی طرف کی صفائی)۔

ڈاؤن اسٹریم ری ایکٹر ایک قسم کا ری ایکٹر ہے جو عام طور پر پلازما اینچنگ کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ اس ری ایکٹر میں، پلازما 2.45GHz کے ہائی فریکوئنسی برقی میدان میں اثر آئنائزیشن کے ذریعے پیدا ہوتا ہے اور ویفر سے الگ ہوتا ہے۔

گیس خارج ہونے والے علاقے میں، مختلف ذرات اثرات اور جوش کی وجہ سے پیدا ہوتے ہیں، بشمول آزاد ریڈیکلز۔ آزاد ریڈیکل غیر جانبدار ایٹم یا غیر سیر شدہ الیکٹران والے مالیکیول ہوتے ہیں، اس لیے وہ انتہائی رد عمل والے ہوتے ہیں۔ پلازما اینچنگ کے عمل میں، کچھ غیر جانبدار گیسیں، جیسے ٹیٹرافلوورومیتھین (CF4)، اکثر استعمال ہوتی ہیں، جو آئنائزیشن یا سڑن کے ذریعے فعال پرجاتیوں کو پیدا کرنے کے لیے گیس خارج ہونے والے علاقے میں متعارف کرائی جاتی ہیں۔

مثال کے طور پر، CF4 گیس میں، یہ گیس خارج ہونے والے علاقے میں داخل ہوتی ہے اور فلورین ریڈیکلز (F) اور کاربن ڈائی فلورائیڈ مالیکیولز (CF2) میں گل جاتی ہے۔ اسی طرح فلورین (F) کو آکسیجن (O2) شامل کرکے CF4 سے گلایا جا سکتا ہے۔

2 CF4 + O2 —> 2 COF2 + 2 F2

فلورین مالیکیول گیس خارج ہونے والے علاقے کی توانائی کے تحت دو آزاد فلورین ایٹموں میں تقسیم ہو سکتا ہے، جن میں سے ہر ایک فلورین فری ریڈیکل ہے۔ چونکہ ہر فلورین ایٹم میں سات والینس الیکٹران ہوتے ہیں اور یہ ایک غیر فعال گیس کی الیکٹرانک ترتیب کو حاصل کرنے کا رجحان رکھتے ہیں، اس لیے وہ سب بہت رد عمل والے ہوتے ہیں۔ غیر جانبدار فلورین فری ریڈیکلز کے علاوہ، گیس خارج ہونے والے علاقے میں چارج شدہ ذرات جیسے CF+4، CF+3، CF+2، وغیرہ ہوں گے۔ اس کے بعد، یہ تمام ذرات اور آزاد ریڈیکلز کو سیرامک ​​ٹیوب کے ذریعے اینچنگ چیمبر میں داخل کیا جاتا ہے۔

چارج شدہ ذرات کو نکالنے کے گریٹنگز کے ذریعے بلاک کیا جا سکتا ہے یا اینچنگ چیمبر میں ان کے رویے کو کنٹرول کرنے کے لیے غیر جانبدار مالیکیولز بنانے کے عمل میں دوبارہ ملایا جا سکتا ہے۔ فلورین فری ریڈیکلز جزوی دوبارہ ملاپ سے بھی گزریں گے، لیکن وہ ابھی تک اینچنگ چیمبر میں داخل ہونے، ویفر کی سطح پر کیمیاوی ردعمل ظاہر کرنے اور مواد کو اتارنے کا سبب بنتے ہیں۔ دیگر غیر جانبدار ذرات اینچنگ کے عمل میں حصہ نہیں لیتے اور رد عمل کی مصنوعات کے ساتھ استعمال ہوتے ہیں۔

پتلی فلموں کی مثالیں جنہیں پلازما اینچنگ میں بنایا جا سکتا ہے:

سیلیکون: Si + 4F—> SiF4

• سلکان ڈائی آکسائیڈ: SiO2 + 4F—> SiF4 + O2

• سلکان نائٹرائڈ: Si3N4 + 12F—> 3SiF4 + 2N2

3. رد عمل آئن ایچنگ (RIE)

ری ایکٹیو آئن اینچنگ ایک کیمیکل فزیکل اینچنگ عمل ہے جو سلیکٹیوٹی، ایچنگ پروفائل، ایچنگ ریٹ، یکسانیت اور ریپیٹ ایبلٹی کو بہت درست طریقے سے کنٹرول کر سکتا ہے۔ یہ isotropic اور anisotropic etching پروفائلز کو حاصل کر سکتا ہے اور اس لیے یہ سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں مختلف پتلی فلموں کی تعمیر کے لیے ایک اہم ترین عمل ہے۔

RIE کے دوران، ویفر کو ایک اعلی تعدد الیکٹروڈ (HF الیکٹروڈ) پر رکھا جاتا ہے۔ اثر آئنائزیشن کے ذریعے، ایک پلازما تیار ہوتا ہے جس میں مفت الیکٹران اور مثبت چارج شدہ آئن موجود ہوتے ہیں۔ اگر HF الیکٹروڈ پر مثبت وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے تو، مفت الیکٹران الیکٹروڈ کی سطح پر جمع ہو جاتے ہیں اور الیکٹران سے تعلق کی وجہ سے دوبارہ الیکٹروڈ کو نہیں چھوڑ سکتے۔ لہذا، الیکٹروڈز کو -1000V (بائیس وولٹیج) پر چارج کیا جاتا ہے تاکہ سست آئن تیزی سے بدلتے ہوئے برقی فیلڈ کو منفی چارج شدہ الیکٹروڈ کی پیروی نہ کر سکیں۔

آئن ایچنگ (RIE) کے دوران، اگر آئنوں کا اوسط آزاد راستہ زیادہ ہے، تو وہ تقریباً کھڑے سمت میں ویفر کی سطح سے ٹکراتے ہیں۔ اس طرح، تیز آئن مواد کو باہر نکال دیتے ہیں اور جسمانی اینچنگ کے ذریعے کیمیائی رد عمل بناتے ہیں۔ چونکہ لیٹرل سائیڈ والز متاثر نہیں ہوتے ہیں، اس لیے اینچ پروفائل انیسوٹروپک رہتا ہے اور سطح کا لباس چھوٹا ہوتا ہے۔ تاہم، سلیکٹیوٹی بہت زیادہ نہیں ہے کیونکہ جسمانی اینچنگ کا عمل بھی ہوتا ہے۔ اس کے علاوہ، آئنوں کی سرعت ویفر کی سطح کو نقصان پہنچاتی ہے، جس کی مرمت کے لیے تھرمل اینیلنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔

اینچنگ کے عمل کا کیمیائی حصہ آزاد ریڈیکلز کی سطح کے ساتھ رد عمل کرتے ہوئے مکمل ہوتا ہے اور آئن مواد کو جسمانی طور پر ٹکراتے ہیں تاکہ یہ ویفر یا چیمبر کی دیواروں پر دوبارہ جمع نہ ہو، آئن بیم اینچنگ جیسے دوبارہ جمع ہونے کے رجحان سے گریز کریں۔ اینچنگ چیمبر میں گیس کے دباؤ میں اضافہ کرتے وقت، آئنوں کا اوسط آزاد راستہ کم ہو جاتا ہے، جس سے آئنوں اور گیس کے مالیکیولز کے درمیان ٹکراؤ کی تعداد بڑھ جاتی ہے، اور آئنز زیادہ مختلف سمتوں میں بکھر جاتے ہیں۔ اس کے نتیجے میں کم دشاتمک اینچنگ ہوتی ہے، جو اینچنگ کے عمل کو زیادہ کیمیائی بناتی ہے۔

انیسوٹروپک ایچ پروفائلز سلیکون اینچنگ کے دوران سائیڈ والز کو غیر فعال کرکے حاصل کیے جاتے ہیں۔ آکسیجن کو اینچنگ چیمبر میں داخل کیا جاتا ہے، جہاں یہ سلیکان ڈائی آکسائیڈ بنانے کے لیے اینچڈ سلیکون کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے، جو عمودی سائیڈ والز پر جمع ہوتا ہے۔ آئن کی بمباری کی وجہ سے، افقی علاقوں پر آکسائیڈ کی تہہ ہٹا دی جاتی ہے، جس سے پس منظر کی اینچنگ کا عمل جاری رہتا ہے۔ یہ طریقہ اینچ پروفائل کی شکل اور سائیڈ والز کی کھڑی پن کو کنٹرول کر سکتا ہے۔

اینچ کی شرح دباؤ، HF جنریٹر پاور، پروسیس گیس، اصل گیس کے بہاؤ کی شرح اور ویفر درجہ حرارت جیسے عوامل سے متاثر ہوتی ہے، اور اس کی تغیر کی حد 15% سے کم رکھی جاتی ہے۔ بڑھتی ہوئی HF طاقت، دباؤ میں کمی اور درجہ حرارت میں کمی کے ساتھ Anisotropy میں اضافہ ہوتا ہے۔ اینچنگ کے عمل کی یکسانیت کا تعین گیس، الیکٹروڈ اسپیسنگ اور الیکٹروڈ میٹریل سے ہوتا ہے۔ اگر الیکٹروڈ کا فاصلہ بہت چھوٹا ہے تو، پلازما یکساں طور پر منتشر نہیں ہو سکتا، جس کے نتیجے میں عدم یکسانیت ہوتی ہے۔ الیکٹروڈ فاصلہ بڑھانے سے اینچنگ کی شرح کم ہوجاتی ہے کیونکہ پلازما بڑے حجم میں تقسیم ہوتا ہے۔ کاربن ترجیحی الیکٹروڈ مواد ہے کیونکہ یہ یکساں تنا ہوا پلازما تیار کرتا ہے تاکہ ویفر کا کنارہ ویفر کے مرکز کی طرح متاثر ہوتا ہے۔

پراسیس گیس سلیکٹیوٹی اور ایچنگ کی شرح میں اہم کردار ادا کرتی ہے۔ سلکان اور سلکان مرکبات کے لیے، فلورین اور کلورین بنیادی طور پر اینچنگ حاصل کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ مناسب گیس کا انتخاب، گیس کے بہاؤ اور دباؤ کو ایڈجسٹ کرنا، اور اس عمل میں درجہ حرارت اور طاقت جیسے دیگر پیرامیٹرز کو کنٹرول کرنے سے مطلوبہ اینچ ریٹ، سلیکٹیوٹی، اور یکسانیت حاصل کی جا سکتی ہے۔ ان پیرامیٹرز کی اصلاح کو عام طور پر مختلف ایپلی کیشنز اور مواد کے لیے ایڈجسٹ کیا جاتا ہے۔

اینچنگ کا عمل صرف ایک گیس، گیس مکسچر، یا فکسڈ پروسیس پیرامیٹرز تک محدود نہیں ہے۔ مثال کے طور پر، پولی سیلیکون پر موجود مقامی آکسائیڈ کو پہلے ہائی ایچ ریٹ اور کم سلیکٹیوٹی کے ساتھ ہٹایا جا سکتا ہے، جب کہ پولی سیلیکون کو بعد میں نیچے کی تہوں کی نسبت زیادہ سلیکٹیوٹی کے ساتھ اینچ کیا جا سکتا ہے۔

————————————————————————————————————————————————————— ———————————

Semicera فراہم کر سکتے ہیںگریفائٹ حصوں, نرم/سخت محسوس ہوا۔, سلکان کاربائیڈ حصوں,سی وی ڈی سلکان کاربائیڈ پارٹساورSiC/TaC لیپت حصے 30 دنوں میں

اگر آپ مندرجہ بالا سیمی کنڈکٹر مصنوعات میں دلچسپی رکھتے ہیں،براہ کرم پہلی بار ہم سے رابطہ کرنے میں سنکوچ نہ کریں۔.

ٹیلی فون: +86-13373889683

واٹس ایپ:+86-15957878134

Email: sales01@semi-cera.com