সেমিকন্ডাক্টর শিল্পে ড্রাই এচিং প্রযুক্তি বোঝা

এচিং দ্বারা ডিজাইন করা কাঠামোগত নিদর্শনগুলি অর্জনের জন্য ভৌত বা রাসায়নিক উপায়ে উপাদানগুলিকে বেছে বেছে অপসারণের কৌশল বোঝায়।

বর্তমানে, অনেক সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস মেসা ডিভাইস স্ট্রাকচার নিযুক্ত করে, যা প্রধানত দুই ধরনের এচিং এর মাধ্যমে তৈরি করা হয়:ভেজা এচিং এবং ড্রাই এচিং. যদিও সহজ এবং দ্রুত ওয়েট এচিং সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস তৈরিতে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, এর অন্তর্নিহিত ত্রুটি রয়েছে যেমন আইসোট্রপিক এচিং এবং দুর্বল অভিন্নতা, যার ফলে ছোট আকারের প্যাটার্নগুলি স্থানান্তর করার সময় সীমিত নিয়ন্ত্রণ হয়। শুষ্ক এচিং, তবে, এর উচ্চ অ্যানিসোট্রপি, ভাল অভিন্নতা এবং পুনরাবৃত্তিযোগ্যতার সাথে, সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস তৈরির প্রক্রিয়াগুলিতে বিশিষ্ট হয়ে উঠেছে। "ড্রাই এচিং" শব্দটি বিস্তৃতভাবে লেজার এচিং, প্লাজমা এচিং, এবং রাসায়নিক বাষ্প এচিং সহ পৃষ্ঠের উপাদান অপসারণ এবং মাইক্রো এবং ন্যানো প্যাটার্ন স্থানান্তর করার জন্য ব্যবহৃত যেকোন নন-ওয়েট এচিং প্রযুক্তিকে বোঝায়। এই টেক্সটে আলোচনা করা শুকনো এচিং বিশেষভাবে প্লাজমা স্রাব ব্যবহার করে প্রক্রিয়াগুলির সংকীর্ণ প্রয়োগের সাথে সম্পর্কিত - হয় ভৌত বা রাসায়নিক - উপাদানগুলির পৃষ্ঠকে সংশোধন করতে। এটি সহ বেশ কয়েকটি সাধারণ শিল্প এচিং প্রযুক্তি অন্তর্ভুক্ত করেআয়ন বিম এচিং (আইবিই), রিঅ্যাকটিভ আয়ন এচিং (আরআইই), ইলেক্ট্রন সাইক্লোট্রন রেজোন্যান্স (ইসিআর) প্লাজমা এচিং এবং ইন্ডাকটিভলি কাপলড প্লাজমা (আইসিপি) এচিং.

1. আয়ন বিম এচিং (IBE)

আয়ন মিলিং নামেও পরিচিত, আইবিই 1970-এর দশকে সম্পূর্ণরূপে শারীরিক এচিং পদ্ধতি হিসাবে বিকশিত হয়েছিল। প্রক্রিয়াটিতে জড় গ্যাস (যেমন Ar, Xe) থেকে তৈরি আয়ন রশ্মি জড়িত যা লক্ষ্যবস্তুর পৃষ্ঠে বোমাবর্ষণের জন্য একটি ভোল্টেজ দ্বারা ত্বরান্বিত হয়। আয়নগুলি পৃষ্ঠের পরমাণুগুলিতে শক্তি স্থানান্তর করে, যার ফলে তাদের বাঁধন শক্তির চেয়ে বেশি শক্তি থাকা শক্তিগুলি ছিটকে যায়। এই কৌশলটি আয়ন রশ্মির দিক এবং শক্তি নিয়ন্ত্রণ করতে ত্বরিত ভোল্টেজ নিয়োগ করে, যার ফলে চমৎকার এচ অ্যানিসোট্রপি এবং হার নিয়ন্ত্রণযোগ্যতা হয়। যদিও এটি সিরামিক এবং নির্দিষ্ট ধাতুর মতো রাসায়নিকভাবে স্থিতিশীল উপাদানগুলি এচিং করার জন্য আদর্শ, তবে গভীর খোদাইয়ের জন্য ঘন মুখোশের প্রয়োজনীয়তা এচিং নির্ভুলতার সাথে আপস করতে পারে এবং উচ্চ-শক্তি আয়ন বোমাবর্ষণ জালির ব্যাঘাতের কারণে অনিবার্য বৈদ্যুতিক ক্ষতির কারণ হতে পারে।

2. প্রতিক্রিয়াশীল আয়ন এচিং (RIE)

IBE থেকে বিকশিত, RIE রাসায়নিক বিক্রিয়াকে ভৌত আয়ন বোমাবর্ষণের সাথে একত্রিত করে। IBE-এর তুলনায়, RIE উচ্চতর এচিং রেট এবং চমৎকার অ্যানিসোট্রপি এবং বৃহৎ এলাকা জুড়ে অভিন্নতা প্রদান করে, যা এটিকে মাইক্রো এবং ন্যানো ফ্যাব্রিকেশনে সবচেয়ে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত এচিং কৌশলগুলির মধ্যে একটি করে তুলেছে। প্রক্রিয়াটির মধ্যে সমান্তরাল প্লেট ইলেক্ট্রোডগুলিতে রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি (আরএফ) ভোল্টেজ প্রয়োগ করা জড়িত, যার ফলে চেম্বারের ইলেকট্রনগুলি প্রতিক্রিয়া গ্যাসগুলিকে ত্বরান্বিত করে এবং আয়নাইজ করে, যার ফলে প্লেটের একপাশে একটি স্থিতিশীল প্লাজমা অবস্থা তৈরি হয়। প্লাজমা একটি ইতিবাচক সম্ভাবনা বহন করে কারণ ইলেকট্রন ক্যাথোডে আকৃষ্ট হয় এবং অ্যানোডে গ্রাউন্ডেড হয়, এইভাবে চেম্বার জুড়ে একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করে। ধনাত্মক চার্জযুক্ত প্লাজমা ক্যাথোড-সংযুক্ত সাবস্ট্রেটের দিকে ত্বরান্বিত হয়, এটি কার্যকরভাবে এচিং করে।

এচিং প্রক্রিয়া চলাকালীন, চেম্বার একটি নিম্ন-চাপ পরিবেশ বজায় রাখে (0.1~10 Pa), যা বিক্রিয়া গ্যাসের আয়নকরণের হার বাড়ায় এবং সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠে রাসায়নিক বিক্রিয়া প্রক্রিয়াকে ত্বরান্বিত করে। সাধারনত, RIE প্রক্রিয়ার জন্য উচ্চ এচিং নির্ভুলতা নিশ্চিত করে ভ্যাকুয়াম সিস্টেম দ্বারা দক্ষতার সাথে অপসারণ করার জন্য প্রতিক্রিয়া উপ-পণ্যগুলিকে উদ্বায়ী হতে হবে। আরএফ পাওয়ার স্তর সরাসরি প্লাজমা ঘনত্ব এবং ত্বরণ পক্ষপাত ভোল্টেজ নির্ধারণ করে, যার ফলে এচিং হার নিয়ন্ত্রণ করে। যাইহোক, প্লাজমা ঘনত্ব বাড়ানোর সময়, RIE বায়াস ভোল্টেজও বাড়ায়, যা জালির ক্ষতি করতে পারে এবং মুখোশের সিলেক্টিভিটি কমাতে পারে, এইভাবে এচিং অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সীমাবদ্ধতা তৈরি করে। বড় আকারের ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটগুলির দ্রুত বিকাশ এবং ট্রানজিস্টরগুলির আকার হ্রাসের সাথে, মাইক্রো এবং ন্যানো ফ্যাব্রিকেশনে নির্ভুলতা এবং আকৃতির অনুপাতের জন্য একটি বৃহত্তর চাহিদা তৈরি হয়েছে, যা উচ্চ-ঘনত্বের প্লাজমা-ভিত্তিক শুষ্ক এচিং প্রযুক্তির আবির্ভাবের দিকে পরিচালিত করে। ইলেকট্রনিক তথ্য প্রযুক্তির অগ্রগতির জন্য নতুন সুযোগ।

3. ইলেক্ট্রন সাইক্লোট্রন রেজোন্যান্স (ইসিআর) প্লাজমা এচিং

ইসিআর প্রযুক্তি, উচ্চ-ঘনত্বের প্লাজমা অর্জনের জন্য একটি প্রাথমিক পদ্ধতি, চেম্বারের মধ্যে ইলেকট্রনগুলির সাথে অনুরণন করতে মাইক্রোওয়েভ শক্তি ব্যবহার করে, ইলেক্ট্রন সাইক্লোট্রন অনুরণন প্ররোচিত করার জন্য বাহ্যিকভাবে প্রয়োগ করা, ফ্রিকোয়েন্সি-মিলিত চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা উন্নত। এই পদ্ধতিটি RIE এর তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চতর প্লাজমা ঘনত্ব অর্জন করে, এচিং রেট এবং মাস্ক সিলেক্টিভিটি বাড়ায়, এইভাবে অতি-উচ্চ আকৃতির অনুপাতের কাঠামোর এচিংকে সহজতর করে। যাইহোক, সিস্টেমের জটিলতা, যা মাইক্রোওয়েভ উত্স, আরএফ উত্স এবং চৌম্বক ক্ষেত্রগুলির সমন্বিত ফাংশনের উপর নির্ভর করে, অপারেশনাল চ্যালেঞ্জ তৈরি করে। Inductively Coupled Plasma (ICP) Eching-এর আবির্ভাব শীঘ্রই ECR-এর উপর সরলীকরণ হিসাবে অনুসরণ করে।

4. Inductively Coupled Plasma (ICP) Etching

আইসিপি এচিং প্রযুক্তি প্লাজমা জেনারেশন এবং এক্সিলারেশন বায়াস ভোল্টেজ উভয়ই নিয়ন্ত্রণ করতে দুটি 13.56MHz RF উত্স ব্যবহার করে ECR প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে সিস্টেমটিকে সরল করে। ইসিআর-এ ব্যবহৃত বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্রের পরিবর্তে, একটি সর্পিল কুণ্ডলী একটি বিকল্প ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ডকে প্ররোচিত করে, যেমনটি পরিকল্পিতভাবে দেখানো হয়েছে। আরএফ উত্সগুলি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক কাপলিং এর মাধ্যমে অভ্যন্তরীণ ইলেকট্রনগুলিতে শক্তি স্থানান্তর করে, যা প্ররোচিত ক্ষেত্রের মধ্যে সাইক্লোট্রন গতিতে চলে, আয়নকরণ ঘটাতে বিক্রিয়া গ্যাসের সাথে সংঘর্ষ হয়। এই সেটআপটি ইসিআরের সাথে তুলনীয় প্লাজমা ঘনত্ব অর্জন করে। আইসিপি এচিং বিভিন্ন এচিং সিস্টেমের সুবিধাগুলিকে একত্রিত করে, উচ্চ এচিং রেট, উচ্চ সিলেক্টিভিটি, বৃহৎ-ক্ষেত্রের অভিন্নতা এবং সরল, নিয়ন্ত্রণযোগ্য সরঞ্জামের কাঠামোর চাহিদা পূরণ করে, এইভাবে দ্রুত উচ্চ-ঘনত্বের প্লাজমা এচিং প্রযুক্তির নতুন প্রজন্মের জন্য পছন্দের পছন্দ হয়ে উঠছে। .

5. শুকনো এচিং এর বৈশিষ্ট্য

ড্রাই এচিং প্রযুক্তি তার উচ্চতর অ্যানিসোট্রপি এবং উচ্চ এচিং হারের কারণে, ভেজা এচিং প্রতিস্থাপনের কারণে মাইক্রো এবং ন্যানোফ্যাব্রিকেশনে দ্রুত একটি প্রধান অবস্থান নিয়েছে। ভাল শুকনো এচিং প্রযুক্তির মূল্যায়নের মানদণ্ডের মধ্যে রয়েছে মুখোশ নির্বাচন, অ্যানিসোট্রপি, এচিং রেট, সামগ্রিক অভিন্নতা এবং জালির ক্ষতি থেকে পৃষ্ঠের মসৃণতা। অনেক মূল্যায়নের মানদণ্ডের সাথে, নির্দিষ্ট পরিস্থিতিকে বানোয়াট চাহিদার ভিত্তিতে বিবেচনা করতে হবে। শুষ্ক খোদাইয়ের সবচেয়ে প্রত্যক্ষ সূচকগুলি হল পৃষ্ঠের আকারবিদ্যা, যার মধ্যে রয়েছে খোদাই করা মেঝে এবং পাশের দেয়ালের সমতলতা এবং খোদাই করা ছাদের অ্যানিসোট্রপি, যা উভয়ই শারীরিক বোমাবর্ষণের সাথে রাসায়নিক বিক্রিয়ার অনুপাত সামঞ্জস্য করে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে। এচিংয়ের পরে মাইক্রোস্কোপিক চরিত্রায়ন সাধারণত স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি এবং পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপি ব্যবহার করে সঞ্চালিত হয়। মাস্ক সিলেক্টিভিটি, যা একই এচিং অবস্থা এবং সময়ের অধীনে উপাদানের সাথে মুখোশের এচিং এর গভীরতার অনুপাত, অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। সাধারনত, সিলেক্টিভিটি যত বেশি, প্যাটার্ন ট্রান্সফারের নির্ভুলতা তত ভাল। আইসিপি এচিং-এ ব্যবহৃত সাধারণ মুখোশগুলির মধ্যে রয়েছে ফটোরেসিস্ট, ধাতু এবং ডাইলেক্ট্রিক ফিল্ম। ফটোরেসিস্টের দুর্বল নির্বাচনযোগ্যতা রয়েছে এবং উচ্চ তাপমাত্রা বা শক্তিশালী বোমাবর্ষণে এটি ক্ষয় করতে পারে; ধাতু উচ্চ নির্বাচনীতা প্রদান করে কিন্তু মুখোশ অপসারণে চ্যালেঞ্জ তৈরি করে এবং প্রায়শই মাল্টি-লেয়ার মাস্কিং কৌশলের প্রয়োজন হয়। উপরন্তু, ধাতুর মুখোশগুলি এচিংয়ের সময় সাইডওয়ালের সাথে লেগে থাকতে পারে, ফুটো পথ তৈরি করে। অতএব, উপযুক্ত মাস্ক প্রযুক্তি নির্বাচন করা বিশেষ করে এচিং এর জন্য গুরুত্বপূর্ণ, এবং মাস্ক উপকরণ নির্বাচন ডিভাইসের নির্দিষ্ট কর্মক্ষমতা প্রয়োজনীয়তার উপর ভিত্তি করে নির্ধারণ করা উচিত।**