सेमीकंडक्टर निर्माण में, फोटोलिथोग्राफी और एचिंग सबसे अधिक चर्चित प्रक्रियाएं हैं, लेकिन एपिटैक्सियल या थिन फिल्म डिपोजिशन तकनीकें भी उतनी ही महत्वपूर्ण हैं। यह लेख चिप निर्माण में उपयोग की जाने वाली कई सामान्य थिन फिल्म डिपोजिशन विधियों का परिचय देता है, जिनमें शामिल हैं:एमओसीवीडी, मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग, औरपीईसीवीडी.
चिप निर्माण में थिन फिल्म प्रक्रियाएं क्यों आवश्यक हैं?
उदाहरण के लिए, एक सादी पकी हुई रोटी की कल्पना कीजिए। अपने आप में, इसका स्वाद फीका लग सकता है। हालाँकि, इसकी सतह पर अलग-अलग सॉस—जैसे नमकीन बीन पेस्ट या मीठा माल्ट सिरप—लगाने से इसका स्वाद पूरी तरह बदल जाता है। स्वाद बढ़ाने वाली ये परतें कुछ इस तरह हैं...पतली फिल्मोंसेमीकंडक्टर प्रक्रियाओं में, जबकि फ्लैटब्रेड स्वयं प्रतिनिधित्व करता हैसब्सट्रेट.
चिप निर्माण में, पतली फिल्में कई कार्यात्मक भूमिकाएँ निभाती हैं - इन्सुलेशन, चालकता, निष्क्रियता, प्रकाश अवशोषण, आदि - और प्रत्येक कार्य के लिए एक विशिष्ट जमाव तकनीक की आवश्यकता होती है।
1. धातु-कार्बनिक रासायनिक वाष्प निक्षेपण (एमओसीवीडी)
MOCVD उच्च गुणवत्ता वाली अर्धचालक पतली फिल्मों और नैनोसंरचनाओं के निक्षेपण के लिए उपयोग की जाने वाली एक अत्यंत उन्नत और सटीक तकनीक है। यह एलईडी, लेजर और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे उपकरणों के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।
MOCVD प्रणाली के प्रमुख घटक:
- गैस वितरण प्रणाली
अभिक्रिया कक्ष में अभिकारकों को सटीक रूप से प्रवेश कराने के लिए जिम्मेदार। इसमें निम्नलिखित का प्रवाह नियंत्रण शामिल है:
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वाहक गैसें
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धातु-कार्बनिक अग्रदूत
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हाइड्राइड गैसें
इस सिस्टम में ग्रोथ और पर्ज मोड के बीच स्विच करने के लिए मल्टी-वे वाल्व लगे हैं।
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प्रतिक्रिया कक्ष
यह प्रणाली का वह केंद्र है जहाँ वास्तविक भौतिक विकास होता है। इसके घटकों में शामिल हैं:-
ग्रेफाइट सुसेप्टर (सब्सट्रेट धारक)
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हीटर और तापमान सेंसर
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मौके पर ही निगरानी के लिए ऑप्टिकल पोर्ट
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स्वचालित वेफर लोडिंग/अनलोडिंग के लिए रोबोटिक आर्म्स
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- विकास नियंत्रण प्रणाली
इसमें प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर और एक होस्ट कंप्यूटर शामिल हैं। ये जमाव प्रक्रिया के दौरान सटीक निगरानी और दोहराव सुनिश्चित करते हैं। -
मौके पर निगरानी
पायरोमीटर और रिफ्लेक्टोमीटर जैसे उपकरण निम्नलिखित को मापते हैं:-
फिल्म की मोटाई
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सतह का तापमान
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सब्सट्रेट वक्रता
इनसे वास्तविक समय में प्रतिक्रिया और समायोजन संभव हो पाता है।
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- निकास उपचार प्रणाली
सुरक्षा और पर्यावरणीय अनुपालन सुनिश्चित करने के लिए तापीय अपघटन या रासायनिक उत्प्रेरण का उपयोग करके विषाक्त उप-उत्पादों का उपचार करता है।
क्लोज्ड-कपल्ड शावरहेड (सीसीएस) कॉन्फ़िगरेशन:
ऊर्ध्वाधर MOCVD रिएक्टरों में, CCS डिज़ाइन शावरहेड संरचना में बारी-बारी से लगे नोजलों के माध्यम से गैसों को समान रूप से इंजेक्ट करने की अनुमति देता है। इससे अपरिपक्व प्रतिक्रियाएं कम होती हैं और एक समान मिश्रण बेहतर होता है।
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घूर्णनशील ग्रेफाइट संवेदकयह गैसों की सीमा परत को समरूप बनाने में भी मदद करता है, जिससे वेफर पर फिल्म की एकरूपता में सुधार होता है।
2. मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग
मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग एक भौतिक वाष्प निक्षेपण (पीवीडी) विधि है जिसका उपयोग पतली फिल्मों और कोटिंग्स को जमा करने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है, विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स, प्रकाशिकी और सिरेमिक में।
काम के सिद्धांत:
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लक्ष्य सामग्री
जिस स्रोत सामग्री को जमा करना है—धातु, ऑक्साइड, नाइट्राइड, आदि—उसे कैथोड पर स्थिर किया जाता है। -
वैक्यूम चैंबर
संदूषण से बचने के लिए यह प्रक्रिया उच्च निर्वात के अंतर्गत की जाती है। -
प्लाज्मा उत्पादन
एक अक्रिय गैस, आमतौर पर आर्गन, को आयनित करके प्लाज्मा बनाया जाता है। -
चुंबकीय क्षेत्र अनुप्रयोग
चुंबकीय क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों को लक्ष्य के पास सीमित रखता है जिससे आयनीकरण दक्षता बढ़ती है। -
स्पटरिंग प्रक्रिया
आयन लक्ष्य पर बमबारी करते हैं, जिससे परमाणु विस्थापित हो जाते हैं जो कक्ष से होकर गुजरते हैं और सब्सट्रेट पर जमा हो जाते हैं।
मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग के लाभ:
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एकसमान फिल्म जमावबड़े क्षेत्रों में।
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जटिल यौगिकों को जमा करने की क्षमतामिश्रधातुओं और सिरेमिक सहित।
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समायोज्य प्रक्रिया पैरामीटरमोटाई, संरचना और सूक्ष्म संरचना के सटीक नियंत्रण के लिए।
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उच्च फिल्म गुणवत्तामजबूत आसंजन और यांत्रिक शक्ति के साथ।
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व्यापक सामग्री अनुकूलताधातुओं से लेकर ऑक्साइड और नाइट्राइड तक।
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कम तापमान पर संचालनतापमान के प्रति संवेदनशील सतहों के लिए उपयुक्त।
3. प्लाज्मा-संवर्धित रासायनिक वाष्प निक्षेपण (PECVD)
पीईसीवीडी का व्यापक रूप से सिलिकॉन नाइट्राइड (एसआईएनएक्स), सिलिकॉन डाइऑक्साइड (एसआईओ₂) और अनाकार सिलिकॉन जैसी पतली फिल्मों के जमाव के लिए उपयोग किया जाता है।
सिद्धांत:
एक PECVD प्रणाली में, पूर्ववर्ती गैसों को एक निर्वात कक्ष में डाला जाता है जहाँ एकचमक निर्वहन प्लाज्माइसे निम्न का उपयोग करके उत्पन्न किया जाता है:
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आरएफ उत्तेजना
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डीसी उच्च वोल्टेज
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माइक्रोवेव या स्पंदित स्रोत
प्लाज्मा गैस-चरण प्रतिक्रियाओं को सक्रिय करता है, जिससे प्रतिक्रियाशील पदार्थ उत्पन्न होते हैं जो सब्सट्रेट पर जमा होकर एक पतली परत बनाते हैं।
जमा करने के चरण:
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प्लाज्मा निर्माण
विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों से उत्तेजित होकर, पूर्ववर्ती गैसें आयनित होकर प्रतिक्रियाशील मूलक और आयन बनाती हैं। -
प्रतिक्रिया और परिवहन
ये प्रजातियाँ सब्सट्रेट की ओर बढ़ते समय द्वितीयक प्रतिक्रियाओं से गुजरती हैं। -
सतही प्रतिक्रिया
सतह पर पहुँचने पर, वे अधिशोषित होते हैं, प्रतिक्रिया करते हैं और एक ठोस परत बनाते हैं। कुछ उप-उत्पाद गैसों के रूप में निकलते हैं।
PECVD के लाभ:
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उत्कृष्ट एकरूपताफिल्म की संरचना और मोटाई में।
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मजबूत आसंजनअपेक्षाकृत कम निक्षेपण तापमान पर भी।
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उच्च निक्षेपण दरेंजिससे यह औद्योगिक पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त हो जाता है।
4. पतली फिल्म लक्षण निर्धारण तकनीकें
पतली फिल्मों के गुणों को समझना गुणवत्ता नियंत्रण के लिए आवश्यक है। सामान्य तकनीकों में शामिल हैं:
(1) एक्स-रे विवर्तन (एक्सआरडी)
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उद्देश्यक्रिस्टल संरचनाओं, जाली स्थिरांकों और अभिविन्यासों का विश्लेषण करें।
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सिद्धांतब्रैग के नियम पर आधारित, यह मापता है कि एक्स-रे क्रिस्टलीय पदार्थ से कैसे विवर्तित होते हैं।
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आवेदनक्रिस्टलोग्राफी, चरण विश्लेषण, तनाव मापन और पतली फिल्म मूल्यांकन।
(2) स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम)
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उद्देश्यसतह की आकृति विज्ञान और सूक्ष्म संरचना का अवलोकन करें।
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सिद्धांतयह इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करके नमूने की सतह को स्कैन करता है। पता लगाए गए संकेत (जैसे, द्वितीयक और प्रतिबिम्बित इलेक्ट्रॉन) सतह की बारीकियों को प्रकट करते हैं।
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आवेदनपदार्थ विज्ञान, नैनो तकनीक, जीव विज्ञान और विफलता विश्लेषण।
(3) परमाणु बल सूक्ष्मदर्शी (एएफएम)
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उद्देश्य: परमाणु या नैनोमीटर रिज़ॉल्यूशन पर छवियों की सतहें।
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सिद्धांतएक नुकीली जांच इकाई स्थिर अंतःक्रिया बल बनाए रखते हुए सतह को स्कैन करती है; ऊर्ध्वाधर विस्थापन एक त्रिविमीय स्थलाकृति उत्पन्न करते हैं।
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आवेदननैनोसंरचना अनुसंधान, सतह खुरदरापन मापन, जैवआणविक अध्ययन।
पोस्ट करने का समय: 25 जून 2025