1. تعارف
مادوں (خام مال) کو جسمانی یا کیمیائی طریقوں سے سبسٹریٹ مواد کی سطح پر جوڑنے کے عمل کو پتلی فلم کی نمو کہا جاتا ہے۔
مختلف کام کرنے والے اصولوں کے مطابق، انٹیگریٹڈ سرکٹ پتلی فلم جمع کو تقسیم کیا جا سکتا ہے:
جسمانی بخارات جمع (PVD)؛
کیمیائی بخارات جمع (CVD)؛
-توسیع۔
2. پتلی فلم کی ترقی کے عمل
2.1 جسمانی بخارات کا ذخیرہ اور پھوٹنے کا عمل
فزیکل ویپر ڈیپوزیشن (PVD) کے عمل سے مراد جسمانی طریقوں جیسے ویکیوم ایوپوریشن، سپٹرنگ، پلازما کوٹنگ اور مالیکیولر بیم ایپیٹیکسی کا استعمال ہے تاکہ ویفر کی سطح پر ایک پتلی فلم بن سکے۔
VLSI انڈسٹری میں، سب سے زیادہ استعمال ہونے والی PVD ٹیکنالوجی سپٹرنگ ہے، جو بنیادی طور پر انٹیگریٹڈ سرکٹس کے الیکٹروڈز اور دھات کے آپس میں جڑنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ سپٹرنگ ایک ایسا عمل ہے جس میں نایاب گیسیں [جیسے argon (Ar)] کو آئنائز کیا جاتا ہے (جیسے Ar+) ایک بیرونی برقی میدان کی کارروائی کے تحت ہائی ویکیوم حالات میں، اور ایک ہائی وولٹیج ماحول کے تحت مادی ہدف کے ماخذ پر بمباری کرتا ہے، ٹارگٹ میٹریل کے ایٹموں یا مالیکیولز کو باہر نکالنا، اور پھر ویفر کی سطح پر پہنچ کر ایک پتلی فلم بنانے کے لیے تصادم سے پاک پرواز کا عمل۔ آر میں مستحکم کیمیائی خصوصیات ہیں، اور اس کے آئن ہدف مواد اور فلم کے ساتھ کیمیائی طور پر رد عمل ظاہر نہیں کریں گے۔ جیسے ہی انٹیگریٹڈ سرکٹ چپس 0.13μm کاپر آپس میں جڑے ہوئے دور میں داخل ہوتی ہے، تانبے کی رکاوٹ مواد کی تہہ ٹائٹینیم نائٹرائڈ (TiN) یا ٹینٹلم نائٹرائڈ (TaN) فلم استعمال کرتی ہے۔ صنعتی ٹکنالوجی کی طلب نے کیمیائی رد عمل کی سپٹرنگ ٹکنالوجی کی تحقیق اور ترقی کو فروغ دیا ہے، یعنی، پھٹنے والے چیمبر میں، Ar کے علاوہ، ایک رد عمل والی گیس نائٹروجن (N2) بھی ہے، تاکہ Ti یا Ta بمبوریت سے خارج ہو جائے۔ مطلوبہ TiN یا TaN فلم بنانے کے لیے ٹارگٹ میٹریل Ti یا Ta N2 کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے۔
اسپٹرنگ کے تین عام طریقے ہیں، یعنی ڈی سی سپٹرنگ، آر ایف سپٹرنگ اور میگنیٹران سپٹرنگ۔ جیسا کہ مربوط سرکٹس کے انضمام میں اضافہ جاری ہے، کثیر پرت دھاتی وائرنگ کی تہوں کی تعداد میں اضافہ ہو رہا ہے، اور PVD ٹیکنالوجی کا اطلاق زیادہ سے زیادہ وسیع ہوتا جا رہا ہے۔ PVD مواد میں شامل ہیں Al-Si، Al-Cu، Al-Si-Cu، Ti، Ta، Co، TiN، TaN، Ni، WSi2، وغیرہ۔
PVD اور پھٹنے کے عمل کو عام طور پر 1×10-7 سے 9×10-9 Torr کی ویکیوم ڈگری کے ساتھ انتہائی مہر بند ری ایکشن چیمبر میں مکمل کیا جاتا ہے، جو رد عمل کے دوران گیس کی پاکیزگی کو یقینی بنا سکتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، ہدف پر بمباری کرنے کے لیے کافی زیادہ وولٹیج پیدا کرنے کے لیے نایاب گیس کو آئنائز کرنے کے لیے ایک بیرونی ہائی وولٹیج کی ضرورت ہوتی ہے۔ PVD اور پھٹنے کے عمل کا جائزہ لینے کے اہم پیرامیٹرز میں دھول کی مقدار کے ساتھ ساتھ بننے والی فلم کی مزاحمتی قدر، یکسانیت، عکاسی کی موٹائی اور تناؤ شامل ہیں۔
2.2 کیمیائی بخارات کا ذخیرہ اور پھوٹنے کا عمل
کیمیائی بخارات جمع (CVD) سے مراد ایک پراسیس ٹیکنالوجی ہے جس میں مختلف جزوی دباؤ کے ساتھ مختلف قسم کے گیسی ری ایکٹنٹس ایک خاص درجہ حرارت اور دباؤ پر کیمیائی طور پر رد عمل ظاہر کرتے ہیں، اور پیدا ہونے والے ٹھوس مادوں کو مطلوبہ پتلی حاصل کرنے کے لیے سبسٹریٹ مواد کی سطح پر جمع کیا جاتا ہے۔ فلم روایتی انٹیگریٹڈ سرکٹ مینوفیکچرنگ کے عمل میں، حاصل کردہ پتلی فلمی مواد عام طور پر مرکبات ہوتے ہیں جیسے آکسائیڈز، نائٹرائڈز، کاربائیڈز، یا مواد جیسے پولی کرسٹل لائن سلکان اور بے ساختہ سلکان۔ سلیکٹیو ایپیٹیکسیل گروتھ، جو 45nm نوڈ کے بعد زیادہ استعمال ہوتی ہے، جیسے سورس اور ڈرین SiGe یا Si سلیکٹیو ایپیٹیکسیل گروتھ، بھی ایک CVD ٹیکنالوجی ہے۔
یہ ٹکنالوجی ایک ہی قسم کے واحد کرسٹل مواد کی تشکیل جاری رکھ سکتی ہے یا اصل جالی کے ساتھ ملتے جلتے سلکان یا دیگر مواد کے ایک واحد کرسٹل سبسٹریٹ پر اصل جالی کے ساتھ۔ سی وی ڈی بڑے پیمانے پر ڈائی الیکٹرک فلموں (جیسے SiO2، Si3N4 اور SiON، وغیرہ) اور دھاتی فلموں (جیسے ٹنگسٹن وغیرہ) کی نشوونما میں استعمال ہوتا ہے۔
عام طور پر، دباؤ کی درجہ بندی کے مطابق، CVD کو ماحولیاتی دباؤ کیمیائی بخارات جمع (APCVD)، ذیلی ماحول کے دباؤ کیمیائی بخارات جمع (SAPCVD) اور کم دباؤ کیمیائی بخارات جمع (LPCVD) میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔
درجہ حرارت کی درجہ بندی کے مطابق، CVD کو اعلی درجہ حرارت/کم درجہ حرارت آکسائیڈ فلم کیمیائی بخارات جمع (HTO/LTO CVD) اور تیز تھرمل کیمیائی بخارات جمع (Rapid Thermal CVD, RTCVD) میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔
ردعمل کے ذریعہ کے مطابق، CVD کو سائلین پر مبنی CVD، پالئیےسٹر پر مبنی CVD (TEOS-based CVD) اور دھاتی نامیاتی کیمیائی بخارات جمع کرنے (MOCVD) میں تقسیم کیا جا سکتا ہے؛
توانائی کی درجہ بندی کے مطابق، CVD کو تھرمل کیمیائی بخارات جمع (تھرمل CVD)، پلازما بڑھا ہوا کیمیائی بخارات جمع (Plasma Enhanced CVD, PECVD) اور ہائی ڈینسٹی پلازما کیمیائی بخارات جمع (High Density Plasma CVD, HDPCVD) میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ حال ہی میں، بہترین خلا کو پُر کرنے کی صلاحیت کے ساتھ بہنے کے قابل کیمیائی بخارات کا ذخیرہ (Flowable CVD, FCVD) بھی تیار کیا گیا ہے۔
مختلف CVD سے تیار کی جانے والی فلموں میں مختلف خصوصیات ہوتی ہیں (جیسے کیمیکل کمپوزیشن، ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹ، ٹینشن، سٹریس اور بریک ڈاؤن وولٹیج) اور مختلف عمل کی ضروریات (جیسے درجہ حرارت، سٹیپ کوریج، فلنگ کی ضروریات وغیرہ) کے مطابق الگ الگ استعمال کی جا سکتی ہیں۔
2.3 جوہری تہہ جمع کرنے کا عمل
اٹامک لیئر ڈیپوزیشن (ALD) سے مراد ایک ایٹم فلم پرت کو تہہ کے لحاظ سے بڑھا کر سبسٹریٹ میٹریل پر ایٹم کی پرت کو پرت کے ذریعے جمع کرنا ہے۔ ایک عام ALD باری باری نبض والے طریقے سے ری ایکٹر میں گیسی پیشرو داخل کرنے کا طریقہ اپناتا ہے۔
مثال کے طور پر، سب سے پہلے، رد عمل کا پیش خیمہ 1 سبسٹریٹ کی سطح میں متعارف کرایا جاتا ہے، اور کیمیائی جذب کے بعد، سبسٹریٹ کی سطح پر ایک واحد جوہری تہہ بنتی ہے۔ پھر سبسٹریٹ کی سطح پر اور ری ایکشن چیمبر میں موجود پیشگی 1 کو ایئر پمپ کے ذریعے باہر نکالا جاتا ہے۔ اس کے بعد رد عمل کا پیش خیمہ 2 سبسٹریٹ کی سطح میں متعارف کرایا جاتا ہے، اور سبسٹریٹ کی سطح پر متعلقہ پتلی فلمی مواد اور متعلقہ ضمنی مصنوعات پیدا کرنے کے لیے کیمیاوی طور پر پیشگی 1 کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے۔ جب پیشگی 1 مکمل طور پر رد عمل ظاہر کرتا ہے، ردعمل خود بخود ختم ہو جائے گا، جو کہ ALD کی خود کو محدود کرنے والی خصوصیت ہے، اور پھر بقیہ ری ایکٹنٹس اور ضمنی مصنوعات کو نمو کے اگلے مرحلے کی تیاری کے لیے نکالا جاتا ہے۔ مندرجہ بالا عمل کو مسلسل دہرانے سے، ایک ایٹم کے ساتھ تہہ بہ تہہ اگائے گئے پتلی فلمی مواد کا ذخیرہ حاصل کیا جا سکتا ہے۔
ALD اور CVD دونوں ذیلی سطح پر کیمیائی رد عمل کا اظہار کرنے کے لیے گیسی کیمیائی رد عمل کا ذریعہ متعارف کرانے کے طریقے ہیں، لیکن فرق یہ ہے کہ CVD کے گیسی رد عمل کے ماخذ میں خود کو محدود کرنے کی خصوصیت نہیں ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ ALD ٹیکنالوجی کو تیار کرنے کی کلید خود کو محدود کرنے والی ردعمل کی خصوصیات کے ساتھ پیش رو تلاش کرنا ہے۔
2.4 ایپیٹیکسیل عمل
ایپیٹیکسیل عمل سے مراد سبسٹریٹ پر مکمل طور پر ترتیب دی گئی واحد کرسٹل پرت کو اگانے کا عمل ہے۔ عام طور پر، epitaxial عمل ایک ہی کرسٹل سبسٹریٹ پر اصل سبسٹریٹ کے طور پر ایک ہی جالی واقفیت کے ساتھ ایک کرسٹل پرت کو بڑھانا ہے۔ ایپیٹیکسیل پروسیس سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے، جیسے انٹیگریٹڈ سرکٹ انڈسٹری میں ایپیٹیکسیل سلکان ویفرز، ایمبیڈڈ سورس اور ایم او ایس ٹرانجسٹرز کی ڈرین ایپیٹیکسیل گروتھ، ایل ای ڈی سبسٹریٹس پر ایپیٹیکسیل گروتھ وغیرہ۔
نمو کے منبع کی مختلف فیز سٹیٹس کے مطابق، اپیٹیکسیل گروتھ کے طریقوں کو ٹھوس فیز ایپیٹیکسی، مائع فیز ایپیٹیکسی، اور ویپر فیز ایپیٹیکسی میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ انٹیگریٹڈ سرکٹ مینوفیکچرنگ میں، عام طور پر استعمال ہونے والے ایپیٹیکسیل طریقے ٹھوس فیز ایپیٹیکسی اور ویپر فیز ایپیٹیکسی ہیں۔
ٹھوس فیز ایپیٹیکسی: ٹھوس ذریعہ کا استعمال کرتے ہوئے سبسٹریٹ پر ایک واحد کرسٹل پرت کی نشوونما سے مراد ہے۔ مثال کے طور پر، آئن امپلانٹیشن کے بعد تھرمل اینیلنگ دراصل ایک ٹھوس فیز ایپیٹیکسی عمل ہے۔ آئن امپلانٹیشن کے دوران، سلکان ویفر کے سلیکون ایٹموں پر ہائی انرجی امپلانٹڈ آئنوں کے ذریعے بمباری کی جاتی ہے، جس سے وہ اپنی اصلی جالی کی پوزیشن کو چھوڑ کر بے ساختہ بن جاتے ہیں، جس سے سطحی بے ساختہ سلکان کی تہہ بنتی ہے۔ اعلی درجہ حرارت کے تھرمل اینیلنگ کے بعد، بے ساختہ ایٹم اپنی جالیوں کی پوزیشن پر واپس آجاتے ہیں اور سبسٹریٹ کے اندر ایٹم کرسٹل واقفیت کے ساتھ ہم آہنگ رہتے ہیں۔
وانپ فیز ایپیٹیکسی کے بڑھنے کے طریقوں میں کیمیکل ویپر فیز ایپیٹیکسی، مالیکیولر بیم ایپیٹیکسی، اٹامک لیئر ایپیٹیکسی وغیرہ شامل ہیں۔ انٹیگریٹڈ سرکٹ مینوفیکچرنگ میں، کیمیکل ویپر فیز ایپیٹیکسی سب سے زیادہ استعمال ہوتی ہے۔ کیمیائی بخارات کے مرحلے کے ایپیٹیکسی کا اصول بنیادی طور پر کیمیائی بخارات جمع کرنے جیسا ہی ہے۔ دونوں ایسے عمل ہیں جو گیس کے اختلاط کے بعد ویفرز کی سطح پر کیمیائی طور پر رد عمل ظاہر کرکے پتلی فلمیں جمع کرتے ہیں۔
فرق یہ ہے کہ چونکہ کیمیائی بخارات کا مرحلہ ایک واحد کرسٹل پرت کو بڑھاتا ہے، اس لیے اس میں آلات میں موجود ناپاک مواد اور ویفر کی سطح کی صفائی کے لیے زیادہ تقاضے ہوتے ہیں۔ ابتدائی کیمیائی بخارات کے مرحلے کے ایپیٹیکسیل سلکان کے عمل کو اعلی درجہ حرارت کے حالات (1000 ° C سے زیادہ) میں انجام دینے کی ضرورت ہے۔ عمل کے سازوسامان کی بہتری کے ساتھ، خاص طور پر ویکیوم ایکسچینج چیمبر ٹیکنالوجی کو اپنانے کے ساتھ، سامان کی گہا اور سلیکون ویفر کی سطح کی صفائی کو بہت بہتر بنایا گیا ہے، اور سلکان ایپیٹیکسی کو کم درجہ حرارت (600-700°) پر انجام دیا جا سکتا ہے۔ سی)۔ ایپیٹیکسیل سلکان ویفر کا عمل سلکان ویفر کی سطح پر سنگل کرسٹل سلکان کی ایک پرت کو بڑھانا ہے۔
اصل سلکان سبسٹریٹ کے مقابلے میں، ایپیٹیکسیل سلکان پرت میں زیادہ پاکیزگی اور کم جالی نقائص ہوتے ہیں، اس طرح سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کی پیداوار میں بہتری آتی ہے۔ اس کے علاوہ، سلیکون ویفر پر اگنے والی ایپیٹیکسیل سلیکون پرت کی نمو کی موٹائی اور ڈوپنگ ارتکاز کو لچکدار طریقے سے ڈیزائن کیا جا سکتا ہے، جو ڈیوائس کے ڈیزائن میں لچک لاتا ہے، جیسے سبسٹریٹ کی مزاحمت کو کم کرنا اور سبسٹریٹ کی تنہائی کو بڑھانا۔ ایمبیڈڈ سورس ڈرین ایپیٹیکسیل پروسیس ایک ٹیکنالوجی ہے جو جدید لاجک ٹیکنالوجی نوڈس میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتی ہے۔
اس سے مراد ایم او ایس ٹرانجسٹرز کے ماخذ اور نالی والے علاقوں میں ڈوپڈ جرمینیم سلکان یا سلیکون کے epitaxially بڑھنے کے عمل سے ہے۔ ایمبیڈڈ سورس ڈرین ایپیٹیکسیل پروسیس کو متعارف کروانے کے اہم فوائد میں شامل ہیں: جعلی موافقت کی وجہ سے تناؤ پر مشتمل سیوڈوکریسٹل لائن پرت کو بڑھانا، چینل کیریئر کی نقل و حرکت کو بہتر بنانا؛ سورس اور ڈرین کی ان سیٹو ڈوپنگ سورس ڈرین جنکشن کی پرجیوی مزاحمت کو کم کر سکتی ہے اور ہائی انرجی آئن امپلانٹیشن کے نقائص کو کم کر سکتی ہے۔
3. پتلی فلم کی ترقی کا سامان
3.1 ویکیوم بخارات کا سامان
ویکیوم وانپیکرن ایک کوٹنگ کا طریقہ ہے جو ویکیوم چیمبر میں ٹھوس مواد کو گرم کرتا ہے تاکہ وہ بخارات بن کر بخارات بن جائیں، بخارات بن جائیں اور پھر ایک خاص درجہ حرارت پر سبسٹریٹ مواد کی سطح پر گاڑھا اور جمع ہو جائیں۔
عام طور پر یہ تین حصوں پر مشتمل ہوتا ہے، یعنی ویکیوم سسٹم، بخارات کا نظام اور حرارتی نظام۔ ویکیوم سسٹم ویکیوم پائپوں اور ویکیوم پمپوں پر مشتمل ہوتا ہے، اور اس کا بنیادی کام بخارات کے لیے ایک قابل ویکیوم ماحول فراہم کرنا ہے۔ بخارات کا نظام بخارات کی میز، حرارتی جزو اور درجہ حرارت کی پیمائش کے جزو پر مشتمل ہوتا ہے۔
بخارات بننے کے لیے ہدف کا مواد (جیسے Ag، Al، وغیرہ) بخارات کی میز پر رکھا جاتا ہے۔ حرارتی اور درجہ حرارت کی پیمائش کا جزو ایک بند لوپ سسٹم ہے جو بخارات کے درجہ حرارت کو کنٹرول کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے تاکہ ہموار بخارات کو یقینی بنایا جا سکے۔ حرارتی نظام ایک ویفر اسٹیج اور حرارتی جزو پر مشتمل ہوتا ہے۔ ویفر اسٹیج کو سبسٹریٹ رکھنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے جس پر پتلی فلم کو بخارات بنانے کی ضرورت ہوتی ہے، اور حرارتی جزو سبسٹریٹ ہیٹنگ اور درجہ حرارت کی پیمائش کے تاثرات کنٹرول کو محسوس کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
ویکیوم ماحول ویکیوم وانپیکرن کے عمل میں ایک بہت اہم شرط ہے، جس کا تعلق وانپیکرن کی شرح اور فلم کے معیار سے ہے۔ اگر ویکیوم ڈگری ضروریات کو پورا نہیں کرتی ہے، تو بخارات والے ایٹم یا مالیکیول بقایا گیس کے مالیکیولز سے کثرت سے ٹکرائیں گے، جس سے ان کا اوسط آزاد راستہ چھوٹا ہو جائے گا، اور ایٹم یا مالیکیول شدید طور پر بکھر جائیں گے، اس طرح حرکت کی سمت تبدیل ہو جائے گی اور فلم کم ہو جائے گی۔ تشکیل کی شرح
اس کے علاوہ، بقایا ناپاک گیس کے مالیکیولز کی موجودگی کی وجہ سے، جمع شدہ فلم سنگین طور پر آلودہ اور ناقص معیار کی ہے، خاص طور پر جب چیمبر کے دباؤ میں اضافے کی شرح معیار پر پورا نہیں اترتی ہے اور وہاں رساو ہوتا ہے تو ویکیوم چیمبر میں ہوا نکل جائے گی۔ جس کا فلم کے معیار پر سنگین اثر پڑے گا۔
ویکیوم بخارات کے سازوسامان کی ساختی خصوصیات اس بات کا تعین کرتی ہیں کہ بڑے سائز کے سبسٹریٹس پر کوٹنگ کی یکسانیت ناقص ہے۔ اس کی یکسانیت کو بہتر بنانے کے لیے، ماخذ-سبسٹریٹ کے فاصلے کو بڑھانے اور سبسٹریٹ کو گھومنے کا طریقہ عام طور پر اپنایا جاتا ہے، لیکن ماخذ-سبسٹریٹ کا فاصلہ بڑھنے سے فلم کی شرح نمو اور پاکیزگی متاثر ہو جاتی ہے۔ ایک ہی وقت میں، ویکیوم کی جگہ میں اضافے کی وجہ سے، بخارات کے مواد کے استعمال کی شرح کم ہو جاتی ہے۔
3.2 DC جسمانی بخارات جمع کرنے کا سامان
ڈائریکٹ کرنٹ فزیکل ویپر ڈیپوزیشن (DCPVD) کو کیتھوڈ سپٹرنگ یا ویکیوم ڈی سی ٹو سٹیج سپٹرنگ بھی کہا جاتا ہے۔ ویکیوم ڈی سی سپٹرنگ کا ہدف مواد کیتھوڈ کے طور پر استعمال ہوتا ہے اور سبسٹریٹ کو اینوڈ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ ویکیوم سپٹرنگ عمل گیس کو آئنائز کرکے پلازما بنانا ہے۔
پلازما میں چارج شدہ ذرات ایک خاص مقدار میں توانائی حاصل کرنے کے لیے برقی میدان میں تیز ہوتے ہیں۔ کافی توانائی کے ساتھ ذرات ہدف کے مواد کی سطح پر بمباری کرتے ہیں، تاکہ ہدف کے ایٹم باہر نکل جائیں۔ ایک مخصوص حرکی توانائی کے ساتھ پھٹے ہوئے ایٹم سبسٹریٹ کی طرف بڑھتے ہیں تاکہ سبسٹریٹ کی سطح پر ایک پتلی فلم بن سکے۔ تھوکنے کے لیے استعمال ہونے والی گیس عام طور پر ایک نایاب گیس ہوتی ہے، جیسے کہ آرگن (Ar)، اس لیے پھٹنے سے بننے والی فلم آلودہ نہیں ہوگی۔ اس کے علاوہ، ارگون کا جوہری رداس پھٹنے کے لیے زیادہ موزوں ہے۔
پھٹنے والے ذرات کا سائز ٹارگٹ ایٹموں کے سائز کے قریب ہونا چاہیے اگر ذرات بہت بڑے یا بہت چھوٹے ہیں، تو موثر پھوٹنا نہیں بن سکتا۔ ایٹم کے سائز کے عنصر کے علاوہ، ایٹم کا ماس فیکٹر بھی پھٹنے کے معیار کو متاثر کرے گا۔ اگر پھٹنے والے ذرہ کا منبع بہت ہلکا ہے، تو ہدف کے ایٹم نہیں پھٹیں گے۔ اگر تھوکنے والے ذرات بہت زیادہ ہیں، تو ہدف "مڑیا" ہو گا اور ہدف نہیں پھٹ سکے گا۔
DCPVD میں استعمال ہونے والا ٹارگٹ میٹریل ایک کنڈکٹر ہونا چاہیے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ جب گیس کے عمل میں آرگن آئن ہدف والے مواد پر بمباری کرتے ہیں، تو وہ ہدف والے مواد کی سطح پر موجود الیکٹرانوں کے ساتھ دوبارہ مل جاتے ہیں۔ جب ٹارگٹ میٹریل ایک کنڈکٹر ہوتا ہے جیسے کہ دھات، تو اس دوبارہ ملاپ کے ذریعے استعمال ہونے والے الیکٹران زیادہ آسانی سے بجلی کی فراہمی کے ذریعے بھر جاتے ہیں اور برقی ترسیل کے ذریعے ہدف والے مواد کے دیگر حصوں میں مفت الیکٹران، تاکہ ہدف کے مواد کی سطح کو سارا منفی چارج رہتا ہے اور پھٹنا برقرار رہتا ہے۔
اس کے برعکس، اگر ٹارگٹ میٹریل ایک انسولیٹر ہے، ٹارگٹ میٹریل کی سطح پر موجود الیکٹرانوں کو دوبارہ جوڑنے کے بعد، ٹارگٹ میٹریل کے دوسرے حصوں میں موجود آزاد الیکٹران برقی ترسیل کے ذریعے بھر نہیں سکتے، اور یہاں تک کہ مثبت چارجز بھی اس پر جمع ہو جائیں گے۔ ٹارگٹ میٹریل کی سطح، جس سے ٹارگٹ میٹریل کی صلاحیت میں اضافہ ہوتا ہے، اور ٹارگٹ میٹریل کا منفی چارج اس وقت تک کمزور ہو جاتا ہے جب تک کہ یہ غائب نہ ہو جائے، جو بالآخر ختم ہو جاتا ہے۔ تھوکنا
لہٰذا، انسولیٹنگ مواد کو بھی پھونکنے کے لیے قابل استعمال بنانے کے لیے، یہ ضروری ہے کہ پھونکنے کا دوسرا طریقہ تلاش کیا جائے۔ ریڈیو فریکوئنسی سپٹرنگ ایک سپٹرنگ طریقہ ہے جو کنڈکٹیو اور غیر کنڈکٹیو دونوں اہداف کے لیے موزوں ہے۔
DCPVD کا ایک اور نقصان یہ ہے کہ اگنیشن وولٹیج زیادہ ہے اور سبسٹریٹ پر الیکٹران کی بمباری مضبوط ہے۔ اس مسئلے کو حل کرنے کا ایک مؤثر طریقہ یہ ہے کہ میگنیٹران اسپٹرنگ کا استعمال کیا جائے، لہذا انٹیگریٹڈ سرکٹس کے میدان میں میگنیٹران سپٹرنگ واقعی عملی اہمیت کی حامل ہے۔
3.3 RF جسمانی بخارات جمع کرنے کا سامان
ریڈیو فریکوئنسی فزیکل ویپر ڈیپوزیشن (RFPVD) ریڈیو فریکوئنسی پاور کو ایکسائٹیشن سورس کے طور پر استعمال کرتا ہے اور یہ ایک PVD طریقہ ہے جو مختلف قسم کے دھاتی اور غیر دھاتی مواد کے لیے موزوں ہے۔
RFPVD میں استعمال ہونے والی RF پاور سپلائی کی عام تعدد 13.56MHz، 20MHz، اور 60MHz ہیں۔ RF پاور سپلائی کے مثبت اور منفی چکر باری باری ظاہر ہوتے ہیں۔ جب PVD ہدف مثبت نصف سائیکل میں ہوتا ہے، کیونکہ ہدف کی سطح ایک مثبت صلاحیت پر ہوتی ہے، عمل کے ماحول میں الیکٹران اپنی سطح پر جمع ہونے والے مثبت چارج کو بے اثر کرنے کے لیے ہدف کی سطح پر بہہ جاتے ہیں، اور یہاں تک کہ الیکٹران جمع ہوتے رہتے ہیں، اس کی سطح کو منفی طور پر متعصب بنانا؛ جب پھٹنے والا ہدف منفی نصف سائیکل میں ہوتا ہے، تو مثبت آئن ہدف کی طرف بڑھیں گے اور ہدف کی سطح پر جزوی طور پر بے اثر ہو جائیں گے۔
سب سے اہم بات یہ ہے کہ RF الیکٹرک فیلڈ میں الیکٹران کی حرکت کی رفتار مثبت آئنوں کی نسبت بہت تیز ہے، جبکہ مثبت اور منفی نصف سائیکل کا وقت ایک جیسا ہے، اس لیے ایک مکمل سائیکل کے بعد، ہدف کی سطح "نیٹ" منفی چارج کیا گیا ہے۔ لہذا، پہلے چند چکروں میں، ہدف کی سطح کا منفی چارج بڑھتے ہوئے رجحان کو ظاہر کرتا ہے۔ اس کے بعد، ہدف کی سطح مستحکم منفی صلاحیت تک پہنچ جاتی ہے۔ اس کے بعد، کیونکہ ہدف کے منفی چارج کا الیکٹرانوں پر مکروہ اثر پڑتا ہے، اس لیے ہدف کے الیکٹروڈ کو موصول ہونے والے مثبت اور منفی چارجز کی مقدار میں توازن پیدا ہوتا ہے، اور ہدف ایک مستحکم منفی چارج پیش کرتا ہے۔
مندرجہ بالا عمل سے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ منفی وولٹیج کی تشکیل کے عمل کا خود ہدف کے مواد کی خصوصیات سے کوئی تعلق نہیں ہے، لہذا RFPVD طریقہ نہ صرف انسولیٹنگ اہداف کے پھٹنے کے مسئلے کو حل کر سکتا ہے، بلکہ اچھی طرح سے مطابقت بھی رکھتا ہے۔ روایتی دھاتی موصل کے اہداف کے ساتھ۔
3.4 میگنیٹران سپٹرنگ کا سامان
Magnetron sputtering ایک PVD طریقہ ہے جو ہدف کے پچھلے حصے میں میگنےٹ جوڑتا ہے۔ شامل کیے گئے میگنےٹ اور DC پاور سپلائی (یا AC پاور سپلائی) سسٹم میگنیٹران سپٹرنگ کا ذریعہ بناتے ہیں۔ سپٹرنگ سورس کا استعمال چیمبر میں ایک انٹرایکٹو برقی مقناطیسی فیلڈ بنانے، چیمبر کے اندر پلازما میں الیکٹرانوں کی نقل و حرکت کی حد کو پکڑنے اور محدود کرنے، الیکٹرانوں کی نقل و حرکت کے راستے کو بڑھانے، اور اس طرح پلازما کے ارتکاز کو بڑھانے، اور بالآخر مزید حاصل کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ جمع
اس کے علاوہ، کیونکہ زیادہ الیکٹران ہدف کی سطح کے قریب جکڑے ہوئے ہیں، الیکٹرانوں کے ذریعہ سبسٹریٹ پر بمباری کم ہو جاتی ہے، اور سبسٹریٹ کا درجہ حرارت کم ہو جاتا ہے۔ فلیٹ پلیٹ DCPVD ٹیکنالوجی کے مقابلے میں، میگنیٹران فزیکل ویپر ڈپازیشن ٹیکنالوجی کی سب سے واضح خصوصیات میں سے ایک یہ ہے کہ اگنیشن ڈسچارج وولٹیج کم اور زیادہ مستحکم ہے۔
اس کے زیادہ پلازما ارتکاز اور زیادہ پھوٹنے والی پیداوار کی وجہ سے، یہ جمع کرنے کی بہترین کارکردگی، بڑے سائز کی حد میں جمع موٹائی کا کنٹرول، درست کمپوزیشن کنٹرول اور کم اگنیشن وولٹیج حاصل کر سکتا ہے۔ لہذا، موجودہ دھاتی فلم PVD میں میگنیٹران سپٹرنگ ایک غالب پوزیشن میں ہے۔ سب سے آسان میگنیٹران سپٹرنگ سورس ڈیزائن فلیٹ ٹارگٹ (ویکیوم سسٹم کے باہر) کے پچھلے حصے پر میگنےٹس کا ایک گروپ رکھنا ہے تاکہ ہدف کی سطح پر مقامی علاقے میں ہدف کی سطح کے متوازی مقناطیسی میدان پیدا کیا جا سکے۔
اگر ایک مستقل مقناطیس رکھا جاتا ہے، تو اس کا مقناطیسی میدان نسبتاً طے ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں چیمبر میں ہدف کی سطح پر نسبتاً مقررہ مقناطیسی میدان کی تقسیم ہوتی ہے۔ ہدف کے مخصوص علاقوں میں صرف مواد ہی اکھڑ جاتا ہے، ہدف کے استعمال کی شرح کم ہے، اور تیار فلم کی یکسانیت ناقص ہے۔
اس بات کا ایک خاص امکان ہے کہ پھٹی ہوئی دھات یا دیگر مادی ذرات ہدف کی سطح پر واپس جمع ہو جائیں گے، اس طرح ذرات میں جمع ہو کر خرابی کی آلودگی پیدا ہو گی۔ لہذا، تجارتی میگنیٹران سپٹرنگ ذرائع زیادہ تر گھومنے والے مقناطیس ڈیزائن کو فلم کی یکسانیت، ہدف کے استعمال کی شرح، اور مکمل ٹارگٹ سپٹرنگ کو بہتر بنانے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔
ان تینوں عوامل میں توازن رکھنا بہت ضروری ہے۔ اگر توازن کو اچھی طرح سے نہیں سنبھالا جاتا ہے، تو اس کے نتیجے میں ایک اچھی فلمی یکسانیت ہو سکتی ہے جبکہ ہدف کے استعمال کی شرح کو بہت کم کرنا (ٹارگٹ لائف کو کم کرنا)، یا مکمل ہدف کے پھٹنے یا مکمل ٹارگٹ سنکنرن کو حاصل کرنے میں ناکام ہونا، جو تھوکنے کے دوران ذرات کے مسائل کا سبب بن سکتا ہے۔ عمل
میگنیٹرون پی وی ڈی ٹیکنالوجی میں، گھومنے والے مقناطیس کی نقل و حرکت کے طریقہ کار، ہدف کی شکل، ٹارگٹ کولنگ سسٹم اور میگنیٹران سپٹرنگ سورس کے ساتھ ساتھ ویفر کو لے جانے والے بیس کی فنکشنل کنفیگریشن، جیسے ویفر جذب اور درجہ حرارت کنٹرول پر غور کرنا ضروری ہے۔ پی وی ڈی کے عمل میں، ویفر کا درجہ حرارت مطلوبہ کرسٹل ڈھانچہ، اناج کے سائز اور واقفیت کے ساتھ ساتھ کارکردگی کے استحکام کو حاصل کرنے کے لیے کنٹرول کیا جاتا ہے۔
چونکہ ویفر کے پچھلے حصے اور بیس کی سطح کے درمیان گرمی کی ترسیل کے لیے ایک خاص دباؤ کی ضرورت ہوتی ہے، عام طور پر کئی ٹور کی ترتیب میں، اور چیمبر کا ورکنگ پریشر عام طور پر کئی ایم ٹور کی ترتیب میں ہوتا ہے، اس لیے کمر پر دباؤ ویفر کا دباؤ ویفر کی اوپری سطح پر دباؤ سے بہت زیادہ ہے، لہذا ویفر کو پوزیشن میں رکھنے اور اسے محدود کرنے کے لیے مکینیکل چک یا الیکٹرو سٹیٹک چک کی ضرورت ہوتی ہے۔
مکینیکل چک اس فنکشن کو حاصل کرنے کے لیے اپنے وزن اور ویفر کے کنارے پر انحصار کرتا ہے۔ اگرچہ اس میں سادہ ساخت اور ویفر کے مواد کے لیے غیر حساسیت کے فوائد ہیں، تاہم ویفر کے کنارے کا اثر واضح ہے، جو ذرات کے سخت کنٹرول کے لیے موزوں نہیں ہے۔ لہذا، یہ آہستہ آہستہ IC مینوفیکچرنگ کے عمل میں ایک electrostatic چک کی طرف سے تبدیل کر دیا گیا ہے.
ان عملوں کے لیے جو درجہ حرارت کے لیے خاص طور پر حساس نہیں ہیں، ایک غیر جذب، غیر کنارہ کنٹیکٹ شیلفنگ کا طریقہ (ویفر کی اوپری اور نچلی سطحوں کے درمیان دباؤ کا کوئی فرق نہیں) بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ PVD کے عمل کے دوران، چیمبر کی استر اور پلازما کے ساتھ رابطے میں آنے والے حصوں کی سطح کو جمع اور ڈھانپ دیا جائے گا۔ جب جمع شدہ فلم کی موٹائی حد سے تجاوز کر جاتی ہے، تو فلم ٹوٹ جاتی ہے اور چھل جاتی ہے، جس سے ذرات کے مسائل پیدا ہوتے ہیں۔
لہذا، استر جیسے حصوں کی سطح کا علاج اس حد کو بڑھانے کی کلید ہے۔ سطح کی سینڈبلاسٹنگ اور ایلومینیم اسپرے دو عام استعمال شدہ طریقے ہیں، جن کا مقصد سطح کی کھردری کو بڑھانا ہے تاکہ فلم اور استر کی سطح کے درمیان تعلق کو مضبوط کیا جا سکے۔
3.5 Ionization جسمانی بخارات جمع کرنے کا سامان
مائیکرو الیکٹرانکس ٹیکنالوجی کی مسلسل ترقی کے ساتھ، خصوصیت کے سائز چھوٹے سے چھوٹے ہوتے جا رہے ہیں۔ چونکہ PVD ٹیکنالوجی ذرات کے جمع ہونے کی سمت کو کنٹرول نہیں کر سکتی، اس لیے PVD کی سوراخوں اور تنگ چینلز کے ذریعے اعلیٰ پہلو کے تناسب کے ساتھ داخل ہونے کی صلاحیت محدود ہے، جس سے روایتی PVD ٹیکنالوجی کے وسیع اطلاق کو تیزی سے چیلنج کیا جا رہا ہے۔ PVD کے عمل میں، جیسے جیسے تاکنا نالی کا پہلو تناسب بڑھتا ہے، نیچے کی کوریج کم ہو جاتی ہے، اوپری کونے میں ایک eaves کی طرح overhanging ڈھانچہ بنتا ہے، اور نیچے کونے میں سب سے کمزور کوریج بنتا ہے۔
اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے آئنائزڈ جسمانی بخارات جمع کرنے والی ٹیکنالوجی تیار کی گئی تھی۔ یہ سب سے پہلے ہدف سے پھوٹنے والے دھاتی ایٹموں کو مختلف طریقوں سے پلاسمیٹائز کرتا ہے، اور پھر دھاتی آئنوں کی سمت اور توانائی کو کنٹرول کرنے کے لیے ویفر پر لدے ہوئے بائیس وولٹیج کو ایڈجسٹ کرتا ہے تاکہ پتلی فلم تیار کرنے کے لیے ایک مستحکم دشاتمک دھاتی آئن کے بہاؤ کو حاصل کیا جا سکے۔ سوراخوں اور تنگ چینلز کے ذریعے اعلی پہلو تناسب کے مراحل کے نیچے کی کوریج۔
آئنائزڈ میٹل پلازما ٹیکنالوجی کی مخصوص خصوصیت چیمبر میں ریڈیو فریکوئنسی کوائل کا اضافہ ہے۔ اس عمل کے دوران، چیمبر کا کام کرنے کا دباؤ نسبتاً زیادہ حالت میں برقرار رہتا ہے (عام کام کے دباؤ سے 5 سے 10 گنا زیادہ)۔ PVD کے دوران، ریڈیو فریکوئنسی کوائل کا استعمال دوسرے پلازما ریجن کو پیدا کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، جس میں ریڈیو فریکوئنسی پاور اور گیس پریشر کے بڑھنے کے ساتھ آرگن پلازما کا ارتکاز بڑھ جاتا ہے۔ جب ہدف سے پھوٹنے والے دھاتی ایٹم اس خطے سے گزرتے ہیں، تو وہ دھاتی آئنوں کی تشکیل کے لیے اعلی کثافت والے آرگن پلازما کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔
ویفر کیریئر (جیسے الیکٹرو اسٹیٹک چک) پر آر ایف سورس کا اطلاق کرنا ویفر پر منفی تعصب کو بڑھا سکتا ہے تاکہ تاکنا نالی کے نیچے دھاتی مثبت آئنوں کو راغب کیا جاسکے۔ یہ دشاتمک دھاتی آئن کا بہاؤ ویفر کی سطح پر کھڑا ہے، اعلی پہلو کے تناسب والے سوراخوں اور تنگ چینلز کے قدمی سے نیچے کی کوریج کو بہتر بناتا ہے۔
ویفر پر لاگو منفی تعصب بھی آئنوں کو ویفر کی سطح پر بمباری کرنے کا سبب بنتا ہے (ریورس اسپٹرنگ)، جو تاکنا نالی کے منہ کی زیادہ لٹکتی ساخت کو کمزور کر دیتا ہے اور نچلے حصے میں جمع ہونے والی فلم کو تاکنا کے نچلے حصے کے کونوں میں سائیڈ والز پر پھینک دیتا ہے۔ نالی، اس طرح کونوں پر قدم کی کوریج کو بڑھاتا ہے۔
3.6 وایمنڈلیی پریشر کیمیائی بخارات جمع کرنے کا سامان
ایٹموسفیرک پریشر کیمیکل وانپ ڈپوزیشن (APCVD) آلات سے مراد ایک ایسا آلہ ہے جو گیسی رد عمل کے ذریعہ کو مستقل رفتار سے ماحول کے نیچے ایک گرم ٹھوس سبسٹریٹ کی سطح پر اسپرے کرتا ہے جس کا دباؤ ماحولیاتی دباؤ کے قریب ہوتا ہے، جس کی وجہ سے رد عمل کا ذریعہ کیمیائی طور پر رد عمل کا اظہار کرتا ہے۔ سبسٹریٹ کی سطح، اور رد عمل کی مصنوعات کو ایک پتلی فلم بنانے کے لیے سبسٹریٹ کی سطح پر جمع کیا جاتا ہے۔
APCVD آلات قدیم ترین CVD آلات ہیں اور اب بھی صنعتی پیداوار اور سائنسی تحقیق میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ اے پی سی وی ڈی کا سامان پتلی فلموں جیسے سنگل کرسٹل سلکان، پولی کرسٹل لائن سلکان، سلکان ڈائی آکسائیڈ، زنک آکسائیڈ، ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ، فاسفوسیلیکیٹ گلاس، اور بورو فاسفوسیلیکیٹ گلاس تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
3.7 کم پریشر کیمیائی بخارات جمع کرنے کا سامان
کم دباؤ والے کیمیائی بخارات جمع کرنے (LPCVD) آلات سے مراد وہ سامان ہے جو گرم (350-1100°C) اور کم دباؤ (10-100mTorr) ماحول کے تحت ٹھوس سبسٹریٹ کی سطح پر کیمیائی طور پر رد عمل ظاہر کرنے کے لیے گیسی خام مال کا استعمال کرتا ہے۔ ایک پتلی فلم بنانے کے لیے ری ایکٹنٹس کو سبسٹریٹ کی سطح پر جمع کیا جاتا ہے۔ ایل پی سی وی ڈی آلات کو اے پی سی وی ڈی کی بنیاد پر تیار کیا گیا ہے تاکہ پتلی فلموں کے معیار کو بہتر بنایا جا سکے، خصوصیت کے پیرامیٹرز جیسے فلم کی موٹائی اور مزاحمیت کی تقسیم کی یکسانیت کو بہتر بنایا جا سکے، اور پیداواری کارکردگی کو بہتر بنایا جا سکے۔
اس کی اہم خصوصیت یہ ہے کہ کم دباؤ والے تھرمل فیلڈ ماحول میں، پروسیس گیس ویفر سبسٹریٹ کی سطح پر کیمیائی طور پر رد عمل ظاہر کرتی ہے، اور رد عمل کی مصنوعات کو ایک پتلی فلم بنانے کے لیے سبسٹریٹ کی سطح پر جمع کیا جاتا ہے۔ ایل پی سی وی ڈی کا سامان اعلیٰ قسم کی پتلی فلموں کی تیاری میں فوائد رکھتا ہے اور اسے سلکان آکسائیڈ، سلکان نائٹرائڈ، پولی سیلیکون، سلکان کاربائیڈ، گیلیم نائٹرائڈ اور گرافین جیسی پتلی فلموں کی تیاری کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
اے پی سی وی ڈی کے مقابلے میں، ایل پی سی وی ڈی آلات کا کم دباؤ والے رد عمل کا ماحول ری ایکشن چیمبر میں گیس کے وسط فری پاتھ اور ڈفیوژن گتانک کو بڑھاتا ہے۔
ری ایکشن چیمبر میں ری ایکشن گیس اور کیریئر گیس کے مالیکیولز کو مختصر وقت میں یکساں طور پر تقسیم کیا جا سکتا ہے، اس طرح فلم کی موٹائی، مزاحمتی یکسانیت اور فلم کی سٹیپ کوریج کی یکسانیت کو بہت بہتر بنایا جا سکتا ہے، اور ری ایکشن گیس کی کھپت بھی کم ہے۔ اس کے علاوہ، کم دباؤ والا ماحول گیس کے مادوں کی ترسیل کی رفتار کو بھی تیز کرتا ہے۔ سبسٹریٹ سے پھیلی ہوئی نجاست اور رد عمل کی ضمنی مصنوعات کو باؤنڈری لیئر کے ذریعے تیزی سے ری ایکشن زون سے باہر نکالا جا سکتا ہے، اور ری ایکشن گیس تیزی سے باؤنڈری لیئر سے گزر کر ری ایکشن کے لیے سبسٹریٹ کی سطح تک پہنچ جاتی ہے، اس طرح سیلف ڈوپنگ کو مؤثر طریقے سے دبانا، تیاری کھڑی ٹرانزیشن زونز کے ساتھ اعلیٰ معیار کی فلمیں، اور پیداواری کارکردگی کو بھی بہتر کرتی ہیں۔
3.8 پلازما بڑھا ہوا کیمیائی بخارات جمع کرنے کا سامان
پلازما بڑھا ہوا کیمیائی بخارات جمع (PECVD) ایک وسیع پیمانے پر استعمال شدہ ٹی ہے۔ہین فلم جمع ٹیکنالوجی. پلازما کے عمل کے دوران، گیس کے پیش خیمہ کو پلازما کے عمل کے تحت آئنائز کیا جاتا ہے تاکہ پرجوش فعال گروپس بن سکیں، جو سبسٹریٹ کی سطح پر پھیل جاتے ہیں اور پھر فلم کی نشوونما کو مکمل کرنے کے لیے کیمیائی رد عمل سے گزرتے ہیں۔
پلازما جنریشن کی فریکوئنسی کے مطابق، PECVD میں استعمال ہونے والے پلازما کو دو اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: ریڈیو فریکوئنسی پلازما (RF پلازما) اور مائکروویو پلازما (مائیکرو ویو پلازما)۔ اس وقت صنعت میں استعمال ہونے والی ریڈیو فریکوئنسی عام طور پر 13.56MHz ہے۔
ریڈیو فریکوئنسی پلازما کا تعارف عام طور پر دو اقسام میں تقسیم کیا جاتا ہے: capacitive coupling (CCP) اور inductive coupling (ICP)۔ capacitive کپلنگ کا طریقہ عام طور پر براہ راست پلازما ردعمل کا طریقہ ہے؛ جب کہ انڈکٹو کپلنگ کا طریقہ براہ راست پلازما طریقہ یا ریموٹ پلازما طریقہ ہوسکتا ہے۔
سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کے عمل میں، PECVD اکثر دھاتوں یا دیگر درجہ حرارت سے متعلق حساس ڈھانچے پر مشتمل ذیلی جگہوں پر پتلی فلموں کو اگانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، انٹیگریٹڈ سرکٹس کے بیک اینڈ میٹل انٹرکنکشن کے میدان میں، چونکہ ڈیوائس کا سورس، گیٹ اور ڈرین اسٹرکچر فرنٹ اینڈ پراسیس میں بنتا ہے، اس لیے دھاتی انٹرکنکشن کے میدان میں پتلی فلموں کی افزائش موضوع ہے۔ بہت سخت تھرمل بجٹ کی رکاوٹوں پر، لہذا یہ عام طور پر پلازما کی مدد سے مکمل کیا جاتا ہے۔ پلازما کے عمل کے پیرامیٹرز کو ایڈجسٹ کرکے، PECVD کی طرف سے اگائی جانے والی پتلی فلم کی کثافت، کیمیائی ساخت، ناپاک مواد، مکینیکل سختی اور تناؤ کے پیرامیٹرز کو ایڈجسٹ اور بہتر بنایا جا سکتا ہے۔
3.9 جوہری تہہ جمع کرنے کا سامان
اٹامک لیئر ڈیپوزیشن (ALD) ایک پتلی فلم ڈپوزیشن ٹیکنالوجی ہے جو وقتاً فوقتاً ایک نیم ایک ایٹمی تہہ کی شکل میں بڑھتی ہے۔ اس کی خصوصیت یہ ہے کہ جمع شدہ فلم کی موٹائی کو نمو کے چکروں کی تعداد کو کنٹرول کرکے درست طریقے سے ایڈجسٹ کیا جاسکتا ہے۔ کیمیائی بخارات جمع کرنے (CVD) کے عمل کے برعکس، ALD کے عمل میں دو (یا اس سے زیادہ) پیشرو باری باری سبسٹریٹ کی سطح سے گزرتے ہیں اور نایاب گیس کے اخراج سے مؤثر طریقے سے الگ ہو جاتے ہیں۔
کیمیائی رد عمل کا اظہار کرنے کے لیے گیس کے مرحلے میں دو پیش خیمہ آپس میں نہیں ملیں گے، بلکہ صرف ذیلی سطح پر کیمیائی جذب کے ذریعے رد عمل ظاہر کریں گے۔ ہر ALD سائیکل میں، سبسٹریٹ کی سطح پر پیشگی جذب کی مقدار کا تعلق ذیلی سطح پر فعال گروپوں کی کثافت سے ہوتا ہے۔ جب سبسٹریٹ کی سطح پر رد عمل والے گروپ ختم ہو جاتے ہیں، یہاں تک کہ اگر پیشگی کی زیادتی متعارف کرائی جاتی ہے تو، سبسٹریٹ کی سطح پر کیمیائی جذب نہیں ہو گا۔
اس ردعمل کے عمل کو سطحی خود کو محدود کرنے والا ردعمل کہا جاتا ہے۔ یہ عمل کا طریقہ کار ALD عمل کے ہر چکر میں اگنے والی فلم کی موٹائی کو مستقل بناتا ہے، لہذا ALD عمل میں موٹائی کے عین مطابق کنٹرول اور اچھی فلم سٹیپ کوریج کے فوائد ہیں۔
3.10 مالیکیولر بیم ایپیٹیکسی کا سامان
مالیکیولر بیم ایپیٹیکسی (ایم بی ای) سسٹم ایک ایپیٹیکسیل ڈیوائس سے مراد ہے جو ایک یا زیادہ تھرمل انرجی ایٹم بیم یا مالیکیولر بیم کا استعمال کرتا ہے تاکہ انتہائی ہائی ویکیوم حالات میں ایک خاص رفتار سے گرم سبسٹریٹ کی سطح پر اسپرے کیا جاسکے، اور سبسٹریٹ سطح پر جذب اور منتقلی ہو۔ epitaxially کرسٹل محور سمت کے ساتھ ساتھ سنگل کرسٹل پتلی فلموں کو بڑھنے کے لئے سبسٹریٹ مواد. عام طور پر، ہیٹ شیلڈ کے ساتھ جیٹ فرنس کے ذریعے گرم کرنے کی حالت میں، بیم کا منبع ایٹم بیم یا مالیکیولر بیم بناتا ہے، اور فلم سبسٹریٹ میٹریل کے کرسٹل ایکسس سمت کے ساتھ تہہ در تہہ بڑھتی ہے۔
اس کی خصوصیات کم اپیٹیکسیل گروتھ درجہ حرارت ہیں، اور موٹائی، انٹرفیس، کیمیائی ساخت اور ناپاکی کے ارتکاز کو ایٹم کی سطح پر ٹھیک ٹھیک کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ اگرچہ MBE کی ابتدا سیمی کنڈکٹر انتہائی پتلی سنگل کرسٹل فلموں کی تیاری سے ہوئی ہے، لیکن اس کا اطلاق اب متعدد مادی نظاموں جیسے دھاتوں اور انسولیٹنگ ڈائی الیکٹرکس تک پھیلا ہوا ہے، اور III-V، II-VI، سلکان، سلکان جرمینیم (SiGe) تیار کر سکتا ہے۔ )، گرافین، آکسائیڈز اور نامیاتی فلمیں۔
مالیکیولر بیم ایپیٹیکسی (MBE) سسٹم بنیادی طور پر الٹرا ہائی ویکیوم سسٹم، مالیکیولر بیم سورس، سبسٹریٹ فکسنگ اور ہیٹنگ سسٹم، سیمپل ٹرانسفر سسٹم، ان سیٹو مانیٹرنگ سسٹم، کنٹرول سسٹم اور ٹیسٹ پر مشتمل ہوتا ہے۔ نظام
ویکیوم سسٹم میں ویکیوم پمپ (مکینیکل پمپ، مالیکیولر پمپ، آئن پمپ، اور کنڈینسیشن پمپ وغیرہ) اور مختلف والوز شامل ہیں، جو کہ ایک انتہائی ہائی ویکیوم گروتھ کا ماحول بنا سکتے ہیں۔ عام طور پر قابل حصول ویکیوم ڈگری 10-8 سے 10-11 ٹور ہے۔ ویکیوم سسٹم میں بنیادی طور پر تین ویکیوم ورکنگ چیمبر ہوتے ہیں، یعنی نمونہ انجیکشن چیمبر، پری ٹریٹمنٹ اور سطح کا تجزیہ کرنے والا چیمبر، اور گروتھ چیمبر۔
نمونے کے انجیکشن چیمبر کا استعمال نمونے کو باہر کی دنیا میں منتقل کرنے کے لیے کیا جاتا ہے تاکہ دوسرے چیمبروں کے ہائی ویکیوم حالات کو یقینی بنایا جا سکے۔ پری ٹریٹمنٹ اور سطح کا تجزیہ کرنے والا چیمبر نمونے کے انجیکشن چیمبر اور گروتھ چیمبر کو جوڑتا ہے، اور اس کا بنیادی کام نمونے کو پہلے سے پروسیس کرنا ہے (سبسٹریٹ کی سطح کی مکمل صفائی کو یقینی بنانے کے لیے ہائی ٹمپریچر ڈیگاسنگ) اور ابتدائی سطح کا تجزیہ کرنا ہے۔ صاف نمونہ؛ گروتھ چیمبر MBE سسٹم کا بنیادی حصہ ہے، جو بنیادی طور پر ایک سورس فرنس اور اس سے متعلقہ شٹر اسمبلی، ایک نمونہ کنٹرول کنسول، ایک کولنگ سسٹم، ایک ریفلیکشن ہائی انرجی الیکٹران ڈفریکشن (RHEED)، اور ان سیٹو مانیٹرنگ سسٹم پر مشتمل ہے۔ . کچھ پروڈکشن MBE آلات میں متعدد گروتھ چیمبر کنفیگریشن ہوتے ہیں۔ MBE سازوسامان کے ڈھانچے کا اسکیمیٹک خاکہ ذیل میں دکھایا گیا ہے:
سلکان میٹریل کا MBE اعلی پاکیزگی والے سلکان کو خام مال کے طور پر استعمال کرتا ہے، انتہائی ہائی ویکیوم (10-10～10-11Torr) حالات میں بڑھتا ہے، اور نمو کا درجہ حرارت 600～900℃ ہے، جس میں Ga (P-type) اور Sb ( N-type) بطور ڈوپنگ ذرائع۔ عام طور پر استعمال ہونے والے ڈوپنگ ذرائع جیسے P, As اور B کو بیم کے ذرائع کے طور پر شاذ و نادر ہی استعمال کیا جاتا ہے کیونکہ ان کا بخارات بننا مشکل ہوتا ہے۔
ایم بی ای کے ری ایکشن چیمبر میں ایک انتہائی ہائی ویکیوم ماحول ہوتا ہے، جو مالیکیولز کے اوسط آزاد راستے کو بڑھاتا ہے اور بڑھتے ہوئے مواد کی سطح پر آلودگی اور آکسیکرن کو کم کرتا ہے۔ تیار کردہ ایپیٹیکسیل مواد میں اچھی سطح کی شکل اور یکسانیت ہے، اور اسے مختلف ڈوپنگ یا مختلف مادی اجزاء کے ساتھ ملٹی لیئر ڈھانچے میں بنایا جا سکتا ہے۔
MBE ٹیکنالوجی ایک واحد ایٹمی پرت کی موٹائی کے ساتھ انتہائی پتلی ایپیٹیکسیل تہوں کی بار بار ترقی کو حاصل کرتی ہے، اور اپیٹیکسیل تہوں کے درمیان انٹرفیس کھڑی ہے۔ یہ III-V سیمی کنڈکٹرز اور دیگر کثیر اجزا کے متضاد مواد کی نشوونما کو فروغ دیتا ہے۔ اس وقت، MBE نظام مائکروویو آلات اور آپٹو الیکٹرانک آلات کی ایک نئی نسل کی تیاری کے لیے ایک جدید عمل کا سامان بن گیا ہے۔ MBE ٹیکنالوجی کے نقصانات سست رفتار فلم کی ترقی کی شرح، اعلی ویکیوم ضروریات، اور اعلی آلات اور سامان کے استعمال کے اخراجات ہیں۔
3.11 ویپر فیز ایپیٹیکسی سسٹم
وانپ فیز ایپیٹیکسی (VPE) سسٹم سے مراد ایک اپیٹیکسیل گروتھ ڈیوائس ہے جو گیسی مرکبات کو سبسٹریٹ میں لے جاتا ہے اور کیمیائی رد عمل کے ذریعے سبسٹریٹ کی طرح ہی جالی کے انتظام کے ساتھ ایک واحد کرسٹل مادی پرت حاصل کرتا ہے۔ ایپیٹیکسیل پرت ہوموپیٹاکسیل پرت (Si/Si) یا ہیٹروپیٹاکسیل پرت (SiGe/Si، SiC/Si، GaN/Al2O3، وغیرہ) ہو سکتی ہے۔ فی الحال، وی پی ای ٹیکنالوجی نینو میٹریل تیاری، پاور ڈیوائسز، سیمی کنڈکٹر آپٹو الیکٹرانک ڈیوائسز، سولر فوٹو وولٹکس اور انٹیگریٹڈ سرکٹس کے شعبوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی رہی ہے۔
عام VPE میں وایمنڈلیی پریشر ایپیٹیکسی اور کم پریشر ایپیٹیکسی، الٹرا ہائی ویکیوم کیمیائی بخارات جمع کرنا، دھاتی نامیاتی کیمیائی بخارات جمع کرنا وغیرہ شامل ہیں۔ VPE ٹیکنالوجی کے اہم نکات ری ایکشن چیمبر ڈیزائن، گیس فلو موڈ اور یکسانیت، درجہ حرارت کی یکسانیت اور درستگی کنٹرول ہیں۔ پریشر کنٹرول اور استحکام، ذرہ اور خرابی کنٹرول، وغیرہ
فی الحال، مین اسٹریم کمرشل وی پی ای سسٹمز کی ترقی کی سمت بڑی ویفر لوڈنگ، مکمل طور پر خودکار کنٹرول، اور درجہ حرارت اور نمو کے عمل کی اصل وقتی نگرانی ہے۔ VPE سسٹم کے تین ڈھانچے ہوتے ہیں: عمودی، افقی اور بیلناکار۔ حرارتی طریقوں میں مزاحمتی حرارتی، ہائی فریکوئنسی انڈکشن ہیٹنگ اور انفراریڈ ریڈی ایشن ہیٹنگ شامل ہیں۔
اس وقت، وی پی ای سسٹمز زیادہ تر افقی ڈسک ڈھانچے کا استعمال کرتے ہیں، جن میں ایپیٹیکسیل فلم کی نمو اور بڑے ویفر لوڈنگ کی اچھی یکسانیت کی خصوصیات ہیں۔ وی پی ای سسٹم عام طور پر چار حصوں پر مشتمل ہوتے ہیں: ری ایکٹر، ہیٹنگ سسٹم، گیس پاتھ سسٹم اور کنٹرول سسٹم۔ کیونکہ GaAs اور GaN epitaxial فلموں کی نشوونما کا وقت نسبتاً لمبا ہوتا ہے، انڈکشن ہیٹنگ اور ریزسٹنس ہیٹنگ زیادہ تر استعمال ہوتی ہے۔ سلکان وی پی ای میں، موٹی ایپیٹیکسیل فلم کی نمو زیادہ تر انڈکشن ہیٹنگ کا استعمال کرتی ہے۔ پتلی ایپیٹیکسیل فلم کی نشوونما زیادہ تر اورکت حرارتی حرارت کا استعمال کرتی ہے تاکہ درجہ حرارت میں تیزی سے اضافہ / زوال کا مقصد حاصل کیا جاسکے۔
3.12 مائع فیز ایپیٹیکسی سسٹم
مائع فیز ایپیٹیکسی (ایل پی ای) سسٹم سے مراد اپیٹیکسیل نمو کا سامان ہے جو اگائے جانے والے مواد (جیسے سی، گا، اس، ال، وغیرہ) اور ڈوپینٹس (جیسے Zn، Te، Sn، وغیرہ) کو ایک میں تحلیل کرتا ہے۔ دھات جس میں کم پگھلنے کا مقام ہے (جیسے گا، ان، وغیرہ)، تاکہ محلول سالوینٹ میں سیر ہو یا سپر سیچوریٹ ہو، اور پھر سنگل کرسٹل سبسٹریٹ کو محلول کے ساتھ جوڑ دیا جاتا ہے، اور محلول کو بتدریج ٹھنڈا کر کے سالوینٹس سے نکالا جاتا ہے، اور کرسٹل مواد کی ایک تہہ جس میں کرسٹل ڈھانچہ اور سبسٹریٹ کی طرح جالی مستقل ہوتا ہے سبسٹریٹ کی سطح پر اگایا جاتا ہے۔
ایل پی ای کا طریقہ نیلسن ایٹ ال نے تجویز کیا تھا۔ 1963 میں۔ یہ سی پتلی فلموں اور سنگل کرسٹل مواد کے ساتھ ساتھ سیمی کنڈکٹر مواد جیسے III-IV گروپس اور مرکری کیڈمیم ٹیلورائیڈ کو اگانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اور مختلف آپٹو الیکٹرانک ڈیوائسز، مائیکرو ویو ڈیوائسز، سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز اور سولر سیلز بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ .
————————————————————————————————————————————————————— ————————————
Semicera فراہم کر سکتے ہیںگریفائٹ حصوں, نرم/سخت محسوس ہوا۔, سلکان کاربائیڈ حصوں, سی وی ڈی سلکان کاربائیڈ پارٹس، اورSiC/TaC لیپت حصے30 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
پوسٹ ٹائم: اگست 31-2024