सेमीकंडक्टर निर्माण में, जबकि फोटोलिथोग्राफी और नक्काशी सबसे अधिक बार उल्लेखित प्रक्रियाएं हैं, एपिटैक्सियल या पतली फिल्म जमा करने की तकनीकें भी उतनी ही महत्वपूर्ण हैं। यह लेख चिप निर्माण में उपयोग की जाने वाली कई सामान्य पतली फिल्म जमा करने की विधियों का परिचय देता है, जिनमें शामिल हैंएमओसीवीडी, मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग, औरपीईसीवीडी.
चिप निर्माण में पतली फिल्म प्रक्रियाएं क्यों आवश्यक हैं?
उदाहरण के लिए, एक सादे पके हुए फ्लैटब्रेड की कल्पना करें। अपने आप में, इसका स्वाद फीका हो सकता है। हालाँकि, सतह पर अलग-अलग सॉस लगाकर - जैसे कि नमकीन बीन पेस्ट या मीठा माल्ट सिरप - आप इसका स्वाद पूरी तरह से बदल सकते हैं। ये स्वाद बढ़ाने वाली कोटिंग्स समान हैंपतली फिल्मेंअर्धचालक प्रक्रियाओं में, जबकि फ्लैटब्रेड स्वयं का प्रतिनिधित्व करता हैसब्सट्रेट.
चिप निर्माण में, पतली फिल्में अनेक कार्यात्मक भूमिकाएं निभाती हैं - इन्सुलेशन, चालकता, निष्क्रियता, प्रकाश अवशोषण, आदि - और प्रत्येक कार्य के लिए एक विशिष्ट निक्षेपण तकनीक की आवश्यकता होती है।
1. धातु-कार्बनिक रासायनिक वाष्प जमाव (एमओसीवीडी)
एमओसीवीडी एक अत्यधिक उन्नत और सटीक तकनीक है जिसका उपयोग उच्च गुणवत्ता वाली अर्धचालक पतली फिल्मों और नैनोस्ट्रक्चर के निक्षेपण के लिए किया जाता है। यह एलईडी, लेजर और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे उपकरणों के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
एमओसीवीडी प्रणाली के प्रमुख घटक:
- गैस वितरण प्रणाली
प्रतिक्रिया कक्ष में अभिकारकों के सटीक परिचय के लिए जिम्मेदार। इसमें प्रवाह नियंत्रण शामिल है:
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वाहक गैसें
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धातु-कार्बनिक पूर्ववर्ती
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हाइड्राइड गैसें
इस प्रणाली में वृद्धि और शुद्धिकरण मोड के बीच स्विच करने के लिए बहु-मार्ग वाल्व की सुविधा है।
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प्रतिक्रिया कक्ष
सिस्टम का हृदय जहाँ वास्तविक भौतिक विकास होता है। घटकों में शामिल हैं:-
ग्रेफाइट सुसेप्टर (सब्सट्रेट धारक)
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हीटर और तापमान सेंसर
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इन-सीटू निगरानी के लिए ऑप्टिकल पोर्ट
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स्वचालित वेफर लोडिंग/अनलोडिंग के लिए रोबोटिक भुजाएँ
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- विकास नियंत्रण प्रणाली
इसमें प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर और एक होस्ट कंप्यूटर शामिल है। ये पूरे जमाव प्रक्रिया के दौरान सटीक निगरानी और दोहराव सुनिश्चित करते हैं। -
इन-सीटू मॉनिटरिंग
पाइरोमीटर और रिफ्लेक्टोमीटर जैसे उपकरण मापते हैं:-
फिल्म की मोटाई
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सतह का तापमान
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सब्सट्रेट वक्रता
ये वास्तविक समय पर फीडबैक और समायोजन को सक्षम बनाते हैं।
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- निकास उपचार प्रणाली
सुरक्षा और पर्यावरण अनुपालन सुनिश्चित करने के लिए थर्मल अपघटन या रासायनिक उत्प्रेरण का उपयोग करके विषाक्त उपोत्पादों का उपचार किया जाता है।
बंद-युग्मित शावरहेड (सीसीएस) विन्यास:
ऊर्ध्वाधर MOCVD रिएक्टरों में, CCS डिज़ाइन गैसों को शॉवरहेड संरचना में वैकल्पिक नोजल के माध्यम से समान रूप से इंजेक्ट करने की अनुमति देता है। यह समय से पहले होने वाली प्रतिक्रियाओं को कम करता है और समान मिश्रण को बढ़ाता है।
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घूर्णनशील ग्रेफाइट ससेप्टरइससे गैसों की सीमा परत को समरूप बनाने में मदद मिलती है, तथा वेफर में फिल्म की एकरूपता में सुधार होता है।
2. मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग
मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग एक भौतिक वाष्प जमाव (पीवीडी) विधि है जिसका उपयोग व्यापक रूप से पतली फिल्मों और कोटिंग्स को जमा करने के लिए किया जाता है, विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स, प्रकाशिकी और सिरेमिक में।
काम के सिद्धांत:
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लक्ष्य सामग्री
जमा की जाने वाली स्रोत सामग्री - धातु, ऑक्साइड, नाइट्राइड, आदि - को कैथोड पर स्थिर किया जाता है। -
वैक्यूम चैंबर
संदूषण से बचने के लिए यह प्रक्रिया उच्च निर्वात में की जाती है। -
प्लाज्मा उत्पादन
एक अक्रिय गैस, आमतौर पर आर्गन, को आयनित करके प्लाज्मा बनाया जाता है। -
चुंबकीय क्षेत्र अनुप्रयोग
आयनीकरण दक्षता बढ़ाने के लिए चुंबकीय क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों को लक्ष्य के पास सीमित रखता है। -
स्पटरिंग प्रक्रिया
आयन लक्ष्य पर बमबारी करते हैं, तथा कक्ष से होकर गुजरने वाले परमाणुओं को विस्थापित कर देते हैं तथा 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 क्षमता, मिश्र धातु और चीनी मिट्टी सहित।
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ट्यूनेबल 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-संवेदनशील सब्सट्रेट के लिए उपयुक्त।
3. प्लाज्मा-वर्धित रासायनिक वाष्प जमाव (पीईसीवीडी)
PECVD का व्यापक रूप से सिलिकॉन नाइट्राइड (SiNx), सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO₂) और अनाकार सिलिकॉन जैसी पतली फिल्मों के जमाव के लिए उपयोग किया जाता है।
सिद्धांत:
पीईसीवीडी प्रणाली में, पूर्ववर्ती गैसों को निर्वात कक्ष में डाला जाता है, जहांचमक निर्वहन प्लाज्माका 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 प्रजातियां उत्पन्न होती हैं जो सब्सट्रेट पर जमा होकर एक पतली फिल्म बनाती हैं।
निक्षेपण 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 बढ़ने पर द्वितीयक प्रतिक्रियाओं से गुजरती हैं। -
सतही प्रतिक्रिया
सब्सट्रेट पर पहुंचने पर, वे अवशोषित होते हैं, प्रतिक्रिया करते हैं, और एक ठोस फिल्म बनाते हैं। कुछ उप-उत्पाद गैसों के रूप में निकलते हैं।
पीईसीवीडी लाभ:
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उत्कृष्ट एकरूपताफिल्म संरचना और मोटाई में.
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मजबूत आसंजनयहां तक कि अपेक्षाकृत कम जमाव तापमान पर भी।
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उच्च जमा दरजिससे यह औद्योगिक पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त हो जाता है।
4. पतली फिल्म अभिलक्षण तकनीक
गुणवत्ता नियंत्रण के लिए पतली फिल्मों के गुणों को समझना आवश्यक है। सामान्य तकनीकों में शामिल हैं:
(1) एक्स-रे विवर्तन (एक्सआरडी)
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उद्देश्यक्रिस्टल संरचनाओं, जालक स्थिरांकों और अभिविन्यासों का विश्लेषण करें।
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सिद्धांतब्रैग के नियम के आधार पर, यह मापता है कि क्रिस्टलीय पदार्थ के माध्यम से एक्स-रे किस प्रकार विवर्तित होते हैं।
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अनुप्रयोगक्रिस्टलोग्राफी, चरण विश्लेषण, तनाव माप, और पतली फिल्म मूल्यांकन।
(2) स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम)
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उद्देश्यसतह की आकृति विज्ञान और सूक्ष्म संरचना का निरीक्षण करें।
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सिद्धांत: नमूना सतह को स्कैन करने के लिए इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करता है। पता लगाए गए संकेत (जैसे, द्वितीयक और बैकस्कैटर इलेक्ट्रॉन) सतह के विवरण को प्रकट करते हैं।
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अनुप्रयोग: सामग्री विज्ञान, नैनोटेक, जीवविज्ञान, और विफलता विश्लेषण।
(3) परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (एएफएम)
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उद्देश्य: परमाण्विक या नैनोमीटर रिज़ोल्यूशन पर सतहों का चित्रण।
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सिद्धांतएक तीक्ष्ण जांच निरंतर संपर्क बल को बनाए रखते हुए सतह को स्कैन करती है; ऊर्ध्वाधर विस्थापन एक 3 डी स्थलाकृति उत्पन्न करता है।
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अनुप्रयोगनैनोसंरचना अनुसंधान, सतह खुरदरापन माप, जैवआणविक अध्ययन।
पोस्ट करने का समय: जून-25-2025