پتلی فلم جمع کرنے کی تکنیکوں کا ایک جامع جائزہ: MOCVD، Magnetron Sputtering، اور PECVD

سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں، جبکہ فوٹو لیتھوگرافی اور اینچنگ سب سے زیادہ ذکر کیے جانے والے عمل ہیں، ایپیٹیکسیل یا پتلی فلم جمع کرنے کی تکنیکیں بھی اتنی ہی اہم ہیں۔ یہ مضمون چپ بنانے میں استعمال ہونے والے کئی عام پتلی فلموں کو جمع کرنے کے طریقے متعارف کراتا ہے، بشمولMOCVD, magnetron sputtering، اورپی ای سی وی ڈی.

چپ مینوفیکچرنگ میں پتلی فلم کے عمل کیوں ضروری ہیں؟

مثال کے طور پر، ایک سادہ بیکڈ فلیٹ بریڈ کا تصور کریں۔ خود ہی، اس کا ذائقہ ہلکا ہو سکتا ہے۔ تاہم، سطح کو مختلف چٹنیوں سے برش کرنے سے - جیسے سیوری بین پیسٹ یا میٹھے مالٹ کے شربت سے آپ اس کے ذائقے کو مکمل طور پر تبدیل کر سکتے ہیں۔ یہ ذائقہ بڑھانے والی کوٹنگز کے مشابہ ہیں۔پتلی فلمیںسیمی کنڈکٹر کے عمل میں، جبکہ فلیٹ بریڈ خود کی نمائندگی کرتا ہے۔سبسٹریٹ.

چپ فیبریکیشن میں، پتلی فلمیں متعدد فعال کردار ادا کرتی ہیں — موصلیت، چالکتا، غیر فعال ہونا، روشنی جذب، وغیرہ — اور ہر فنکشن کو جمع کرنے کی ایک مخصوص تکنیک کی ضرورت ہوتی ہے۔

1. دھاتی-نامیاتی کیمیائی بخارات جمع (MOCVD)

MOCVD ایک اعلیٰ درجے کی اور درست تکنیک ہے جو اعلیٰ معیار کی سیمی کنڈکٹر پتلی فلموں اور نانو اسٹرکچرز کو جمع کرنے کے لیے استعمال کی جاتی ہے۔ یہ ایل ای ڈی، لیزرز، اور پاور الیکٹرانکس جیسے آلات کی تیاری میں ایک اہم کردار ادا کرتا ہے۔

MOCVD سسٹم کے کلیدی اجزاء:

• گیس کی ترسیل کا نظام
  رد عمل کے چیمبر میں ری ایکٹنٹس کے عین مطابق تعارف کے لیے ذمہ دار۔ اس میں بہاؤ کنٹرول شامل ہے:

• کیریئر گیسیں۔

• دھاتی نامیاتی پیش خیمہ

• ہائیڈرائیڈ گیسیں۔
  اس نظام میں نمو اور صاف کرنے کے طریقوں کے درمیان سوئچ کرنے کے لیے ملٹی وے والوز موجود ہیں۔

• ری ایکشن چیمبر
  نظام کا دل جہاں حقیقی مادی نمو ہوتی ہے۔ اجزاء میں شامل ہیں:

  • گریفائٹ سسپٹر (سبسٹریٹ ہولڈر)

  • ہیٹر اور درجہ حرارت کے سینسر

  • اندرون خانہ نگرانی کے لیے آپٹیکل پورٹس

  • خودکار ویفر لوڈنگ/ان لوڈنگ کے لیے روبوٹک ہتھیار

• گروتھ کنٹرول سسٹم
  پروگرام قابل منطق کنٹرولرز اور ایک میزبان کمپیوٹر پر مشتمل ہے۔ یہ جمع کرنے کے پورے عمل کے دوران عین مطابق نگرانی اور تکرار کو یقینی بناتے ہیں۔

• ان سیٹو مانیٹرنگ
  ٹولز جیسے پائرو میٹر اور ریفلوکومیٹر پیمائش کرتے ہیں:

  • فلم کی موٹائی

  • سطح کا درجہ حرارت

  • سبسٹریٹ گھماؤ
    یہ ریئل ٹائم فیڈ بیک اور ایڈجسٹمنٹ کو فعال کرتے ہیں۔

• ایگزاسٹ ٹریٹمنٹ سسٹم
  حفاظت اور ماحولیاتی تعمیل کو یقینی بنانے کے لیے تھرمل سڑن یا کیمیائی کٹالیسس کا استعمال کرتے ہوئے زہریلے ضمنی مصنوعات کا علاج کرتا ہے۔

کلوزڈ کپلڈ شاور ہیڈ (CCS) کنفیگریشن:

عمودی MOCVD ری ایکٹرز میں، CCS ڈیزائن شاور ہیڈ ڈھانچے میں متبادل نوزلز کے ذریعے گیسوں کو یکساں طور پر داخل کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ یہ قبل از وقت ردعمل کو کم کرتا ہے اور یکساں اختلاط کو بڑھاتا ہے۔

• دیگھومنے والا گریفائٹ susceptorمزید گیسوں کی باؤنڈری پرت کو ہم آہنگ کرنے میں مدد کرتا ہے، پورے ویفر میں فلم کی یکسانیت کو بہتر بناتا ہے۔

2. میگنیٹران سپٹرنگ

میگنیٹران سپٹرنگ ایک فزیکل ویپر ڈیپوزیشن (PVD) طریقہ ہے جو بڑے پیمانے پر پتلی فلموں اور کوٹنگز کو جمع کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے، خاص طور پر الیکٹرانکس، آپٹکس اور سیرامکس میں۔

کام کرنے کا اصول:

1. ٹارگٹ میٹریل
   جمع کیا جانے والا ماخذ مواد — دھات، آکسائیڈ، نائٹرائڈ، وغیرہ — ایک کیتھوڈ پر طے ہوتا ہے۔

2. ویکیوم چیمبر
   یہ عمل آلودگی سے بچنے کے لیے ہائی ویکیوم کے تحت کیا جاتا ہے۔

3. پلازما جنریشن
   ایک غیر فعال گیس، عام طور پر آرگن، پلازما بنانے کے لیے آئنائزڈ ہوتی ہے۔

4. مقناطیسی میدان کی درخواست
   مقناطیسی میدان آئنائزیشن کی کارکردگی کو بڑھانے کے لیے ہدف کے قریب الیکٹرانوں کو محدود کرتا ہے۔

5. پھٹنے کا عمل
   آئنز ہدف پر بمباری کرتے ہیں، ان ایٹموں کو خارج کر دیتے ہیں جو چیمبر سے گزرتے ہیں اور سبسٹریٹ میں جمع ہوتے ہیں۔

Magnetron Sputtering کے فوائد:

• یونیفارم فلم جمعبڑے علاقوں میں.

• کمپلیکس مرکبات جمع کرنے کی صلاحیت، بشمول مرکب دھاتیں اور سیرامکس۔

• ٹیون ایبل پروسیس پیرامیٹرزموٹائی، ساخت، اور مائکرو اسٹرکچر کے عین مطابق کنٹرول کے لیے۔

• اعلی فلمی معیارمضبوط آسنجن اور مکینیکل طاقت کے ساتھ۔

• وسیع مواد کی مطابقت، دھاتوں سے آکسائڈز اور نائٹرائڈز تک۔

• کم درجہ حرارت کا آپریشن، درجہ حرارت حساس ذیلی جگہوں کے لئے موزوں ہے۔

3. پلازما سے بڑھا ہوا کیمیائی بخارات کا ذخیرہ (PECVD)

PECVD بڑے پیمانے پر پتلی فلموں جیسے سلکان نائٹرائڈ (SiNx)، سلکان ڈائی آکسائیڈ (SiO₂)، اور بے ساختہ سلکان کو جمع کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

اصول:

پی ای سی وی ڈی سسٹم میں، پیشگی گیسوں کو ویکیوم چیمبر میں داخل کیا جاتا ہے جہاں ایکگلو ڈسچارج پلازماکا استعمال کرتے ہوئے پیدا کیا جاتا ہے:

• آر ایف جوش

• ڈی سی ہائی وولٹیج

• مائیکرو ویو یا نبض والے ذرائع

پلازما گیس فیز کے رد عمل کو چالو کرتا ہے، جس سے رد عمل والی نسلیں پیدا ہوتی ہیں جو ایک پتلی فلم بنانے کے لیے سبسٹریٹ پر جمع ہوتی ہیں۔

جمع کرنے کے مراحل:

1. پلازما کی تشکیل
   برقی مقناطیسی شعبوں سے پرجوش، پیشگی گیسیں ری ایکٹیو ریڈیکلز اور آئن بنانے کے لیے آئنائز کرتی ہیں۔

2. رد عمل اور نقل و حمل
   یہ انواع ثانوی ردعمل سے گزرتی ہیں جب وہ سبسٹریٹ کی طرف بڑھتے ہیں۔

3. سطح کا رد عمل
   سبسٹریٹ تک پہنچنے کے بعد، وہ جذب کرتے ہیں، رد عمل کرتے ہیں اور ایک ٹھوس فلم بناتے ہیں۔ کچھ ضمنی مصنوعات گیسوں کے طور پر جاری کی جاتی ہیں۔

PECVD فوائد:

• بہترین یکسانیتفلم کی ساخت اور موٹائی میں۔

• مضبوط آسنجنیہاں تک کہ نسبتا کم جمع درجہ حرارت پر.

• اعلی جمع کی شرح، اسے صنعتی پیمانے پر پیداوار کے لیے موزوں بناتا ہے۔

4. پتلی فلم کی خصوصیت کی تکنیک

کوالٹی کنٹرول کے لیے پتلی فلموں کی خصوصیات کو سمجھنا ضروری ہے۔ عام تکنیکوں میں شامل ہیں:

(1) ایکس رے پھیلاؤ (XRD)

• مقصد: کرسٹل ڈھانچے، جالی مستقل، اور واقفیت کا تجزیہ کریں۔

• اصول: بریگ کے قانون کی بنیاد پر، پیمائش کرتا ہے کہ ایکس رے کرسٹل لائن مواد کے ذریعے کیسے مختلف ہوتے ہیں۔

• ایپلی کیشنز: کرسٹالوگرافی، مرحلے کا تجزیہ، تناؤ کی پیمائش، اور پتلی فلم کی تشخیص۔

(2) سکیننگ الیکٹران مائکروسکوپی (SEM)

• مقصد: سطح کی شکل اور مائکرو ساخت کا مشاہدہ کریں۔

• اصول: نمونے کی سطح کو اسکین کرنے کے لیے الیکٹران بیم کا استعمال کرتا ہے۔ دریافت شدہ سگنلز (مثال کے طور پر، ثانوی اور پیچھے بکھرے ہوئے الیکٹران) سطح کی تفصیلات کو ظاہر کرتے ہیں۔

• ایپلی کیشنز: مواد سائنس، نینوٹیک، حیاتیات، اور ناکامی کا تجزیہ۔

(3) اٹامک فورس مائکروسکوپی (AFM)

• مقصد: ایٹم یا نینو میٹر ریزولوشن پر تصویری سطحیں۔

• اصول: ایک تیز تحقیقات مسلسل تعامل کی قوت کو برقرار رکھتے ہوئے سطح کو اسکین کرتی ہے۔ عمودی نقل مکانی ایک 3D ٹپوگرافی پیدا کرتی ہے۔

• ایپلی کیشنز: نانو اسٹرکچر ریسرچ، سطح کی کھردری پیمائش، بائیو مالیکولر اسٹڈیز۔