থিন ফিল্ম ডিপোজিশন হলো সেমিকন্ডাক্টরের মূল সাবস্ট্রেট উপাদানের উপর একটি ফিল্মের স্তর প্রলেপ দেওয়া। এই ফিল্মটি বিভিন্ন উপাদান দিয়ে তৈরি হতে পারে, যেমন অন্তরক যৌগ সিলিকন ডাইঅক্সাইড, সেমিকন্ডাক্টর পলিসিলিকন, ধাতু তামা ইত্যাদি। প্রলেপ দেওয়ার জন্য ব্যবহৃত সরঞ্জামকে থিন ফিল্ম ডিপোজিশন সরঞ্জাম বলা হয়।
সেমিকন্ডাক্টর চিপ উৎপাদন প্রক্রিয়ার দৃষ্টিকোণ থেকে, এটি সম্মুখ-প্রক্রিয়ায় অবস্থিত।
ফিল্ম তৈরির পদ্ধতি অনুসারে পাতলা ফিল্ম প্রস্তুতি প্রক্রিয়াকে দুটি শ্রেণীতে ভাগ করা যায়: ভৌত বাষ্প জমা পদ্ধতি (PVD) এবং রাসায়নিক বাষ্প জমা পদ্ধতি।(সিভিডি)যার মধ্যে সিভিডি প্রসেস সরঞ্জামের অনুপাত বেশি।
ফিজিক্যাল ভেপার ডিপোজিশন (PVD) বলতে নিম্নচাপের গ্যাস/প্লাজমার মাধ্যমে উপাদান উৎসের পৃষ্ঠকে বাষ্পীভূত করে সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে জমা করাকে বোঝায়, যার মধ্যে ইভাপোরেশন, স্পাটারিং, আয়ন বিম ইত্যাদি অন্তর্ভুক্ত।
রাসায়নিক বাষ্প জমা (সিভিডিগ্যাস মিশ্রণের রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে সিলিকন ওয়েফারের পৃষ্ঠে একটি কঠিন ফিল্ম জমা করার প্রক্রিয়াকে বোঝায়। বিক্রিয়ার শর্ত (চাপ, প্রিকার্সর) অনুসারে, এটিকে বায়ুমণ্ডলীয় চাপে বিভক্ত করা হয়।সিভিডি(APCVD), নিম্নচাপসিভিডি(LPCVD), প্লাজমা এনহ্যান্সড CVD (PECVD), হাই ডেনসিটি প্লাজমা CVD (HDPCVD) এবং অ্যাটমিক লেয়ার ডিপোজিশন (ALD)।
এলপিসিভিডি: এলপিসিভিডি-র ধাপ আচ্ছাদন ক্ষমতা উন্নত, গঠন ও কাঠামো নিয়ন্ত্রণ ভালো, জমা হওয়ার হার ও উৎপাদন বেশি এবং এটি কণা দূষণের উৎস ব্যাপকভাবে হ্রাস করে। বিক্রিয়া বজায় রাখার জন্য তাপ উৎস হিসেবে হিটিং ইকুইপমেন্টের উপর নির্ভর করতে হয়, যেখানে তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ এবং গ্যাসের চাপ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এটি টপকন সেলের পলি লেয়ার তৈরিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
PECVD: পাতলা ফিল্ম জমার প্রক্রিয়ায় নিম্ন তাপমাত্রা (৪৫০ ডিগ্রির কম) অর্জনের জন্য PECVD রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি ইন্ডাকশনের মাধ্যমে উৎপন্ন প্লাজমার উপর নির্ভর করে। নিম্ন তাপমাত্রায় জমা করাই এর প্রধান সুবিধা, যার ফলে শক্তি সাশ্রয় হয়, খরচ কমে, উৎপাদন ক্ষমতা বাড়ে এবং উচ্চ তাপমাত্রার কারণে সিলিকন ওয়েফারে মাইনরিটি ক্যারিয়ারের আয়ুষ্কাল হ্রাস পায়। এটি PERC, TOPCON, এবং HJT-এর মতো বিভিন্ন সেলের প্রক্রিয়ায় প্রয়োগ করা যেতে পারে।
ALD: এর ফিল্মের সমরূপতা ভালো, এটি ঘন এবং ছিদ্রবিহীন হয়, এর স্টেপ কভারেজ বৈশিষ্ট্য ভালো, এটি কম তাপমাত্রায় (কক্ষ তাপমাত্রা-৪০০℃) করা যায়, এর মাধ্যমে ফিল্মের পুরুত্ব সহজে ও নির্ভুলভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যায়, এটি বিভিন্ন আকারের সাবস্ট্রেটের জন্য ব্যাপকভাবে প্রযোজ্য এবং এর জন্য বিক্রিয়কের প্রবাহের সমরূপতা নিয়ন্ত্রণের প্রয়োজন হয় না। কিন্তু এর অসুবিধা হলো ফিল্ম তৈরির গতি ধীর। যেমন, জিঙ্ক সালফাইড (ZnS) আলোক-নিঃসরণকারী স্তর যা ন্যানোস্ট্রাকচার্ড ইনসুলেটর (Al2O3/TiO2) এবং থিন-ফিল্ম ইলেকট্রোলুমিনেসেন্ট ডিসপ্লে (TFEL) তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।
অ্যাটমিক লেয়ার ডিপোজিশন (ALD) হলো একটি ভ্যাকুয়াম কোটিং প্রক্রিয়া যা একটি সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে একক পারমাণবিক স্তরের আকারে স্তর-পর-স্তর একটি পাতলা ফিল্ম তৈরি করে। ১৯৭৪ সালের প্রথম দিকে, ফিনিশ পদার্থবিজ্ঞানী টুমো সুনতোলা এই প্রযুক্তিটি উদ্ভাবন করেন এবং ১ মিলিয়ন ইউরোর মিলেনিয়াম টেকনোলজি অ্যাওয়ার্ড লাভ করেন। ALD প্রযুক্তি মূলত ফ্ল্যাট-প্যানেল ইলেকট্রোলুমিনেসেন্ট ডিসপ্লের জন্য ব্যবহৃত হতো, কিন্তু এটি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়নি। একবিংশ শতাব্দীর শুরুতেই সেমিকন্ডাক্টর শিল্পে ALD প্রযুক্তি গৃহীত হতে শুরু করে। প্রচলিত সিলিকন অক্সাইডের পরিবর্তে অতি-পাতলা উচ্চ-ডাইইলেকট্রিক উপাদান তৈরি করে, এটি ফিল্ড এফেক্ট ট্রানজিস্টরের লাইন প্রস্থ হ্রাসের কারণে সৃষ্ট লিকেজ কারেন্টের সমস্যা সফলভাবে সমাধান করে, যা মুরের সূত্রকে আরও ছোট লাইন প্রস্থের দিকে বিকশিত হতে উৎসাহিত করে। ডঃ টুমো সুনতোলা একবার বলেছিলেন যে ALD কম্পোনেন্টের ইন্টিগ্রেশন ঘনত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করতে পারে।
প্রকাশিত তথ্য থেকে জানা যায় যে, ALD প্রযুক্তি ১৯৭৪ সালে ফিনল্যান্ডের PICOSUN-এর ডঃ তুওমো সুনতোলা আবিষ্কার করেন এবং বিদেশে এর শিল্পায়ন ঘটেছে, যেমন ইন্টেলের তৈরি ৪৫/৩২ ন্যানোমিটার চিপের উচ্চ ডাইইলেকট্রিক ফিল্ম। চীনে, আমার দেশ বিদেশি দেশগুলোর তুলনায় ৩০ বছরেরও বেশি সময় পরে ALD প্রযুক্তি চালু করেছে। ২০১০ সালের অক্টোবরে, ফিনল্যান্ডের PICOSUN এবং ফুদান বিশ্ববিদ্যালয় প্রথম দেশীয় ALD অ্যাকাডেমিক বিনিময় সভার আয়োজন করে, যার মাধ্যমে চীনে প্রথমবারের মতো ALD প্রযুক্তি পরিচিত করানো হয়।
প্রচলিত রাসায়নিক বাষ্প জমা পদ্ধতির তুলনায় (সিভিডিফিজিক্যাল ভেপার ডিপোজিশন (PVD) এবং অন্যান্য পদ্ধতির তুলনায় ALD-এর সুবিধাগুলো হলো চমৎকার ত্রিমাত্রিক সামঞ্জস্যতা, বৃহৎ এলাকা জুড়ে ফিল্মের একরূপতা এবং পুরুত্বের সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণ, যা জটিল পৃষ্ঠতল এবং উচ্চ অ্যাসপেক্ট রেশিও কাঠামোর উপর অতি-পাতলা ফিল্ম তৈরির জন্য উপযুক্ত।
তথ্যসূত্র: সিংহুয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের মাইক্রো-ন্যানো প্রসেসিং প্ল্যাটফর্ম—
মুর-পরবর্তী যুগে, ওয়েফার উৎপাদনের জটিলতা এবং প্রক্রিয়ার পরিমাণ ব্যাপকভাবে উন্নত হয়েছে। লজিক চিপকে উদাহরণ হিসেবে নিলে, ৪৫ ন্যানোমিটারের নিচের প্রসেসযুক্ত প্রোডাকশন লাইনের সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সাথে, বিশেষ করে ২৮ ন্যানোমিটার এবং তার নিচের প্রসেসযুক্ত প্রোডাকশন লাইনগুলোতে, কোটিংয়ের পুরুত্ব এবং নির্ভুল নিয়ন্ত্রণের প্রয়োজনীয়তা আরও বেড়েছে। মাল্টিপল এক্সপোজার প্রযুক্তি প্রবর্তনের পর, প্রয়োজনীয় ALD প্রসেসের ধাপ এবং সরঞ্জামের সংখ্যা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে; মেমরি চিপের ক্ষেত্রে, মূলধারার উৎপাদন প্রক্রিয়া ২ডি ন্যান্ড থেকে ৩ডি ন্যান্ড কাঠামোতে রূপান্তরিত হয়েছে, অভ্যন্তরীণ স্তরের সংখ্যা ক্রমাগত বৃদ্ধি পেয়েছে, এবং উপাদানগুলো ক্রমান্বয়ে উচ্চ-ঘনত্ব ও উচ্চ অ্যাসপেক্ট রেশিও কাঠামো প্রদর্শন করছে, এবং এর ফলে ALD-এর গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা প্রকাশ পেতে শুরু করেছে। সেমিকন্ডাক্টরের ভবিষ্যৎ উন্নয়নের দৃষ্টিকোণ থেকে, মুর-পরবর্তী যুগে ALD প্রযুক্তি একটি ক্রমবর্ধমান গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করবে।
উদাহরণস্বরূপ, ALD হলো একমাত্র ডিপোজিশন প্রযুক্তি যা জটিল 3D স্ট্যাকড স্ট্রাকচারের (যেমন 3D-NAND) কভারেজ এবং ফিল্ম পারফরম্যান্সের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে। এটি নীচের চিত্রে স্পষ্টভাবে দেখা যায়। CVD A (নীল) পদ্ধতিতে জমা হওয়া ফিল্মটি স্ট্রাকচারের নীচের অংশকে সম্পূর্ণরূপে আবৃত করে না; এমনকি কভারেজ অর্জনের জন্য CVD-তে কিছু প্রক্রিয়াগত সমন্বয় (CVD B) করা হলেও, নীচের অংশের (চিত্রের সাদা অংশ) ফিল্ম পারফরম্যান্স এবং রাসায়নিক গঠন খুব খারাপ হয়; এর বিপরীতে, ALD প্রযুক্তির ব্যবহারে সম্পূর্ণ ফিল্ম কভারেজ দেখা যায় এবং স্ট্রাকচারের সমস্ত অংশে উচ্চ-মানের ও অভিন্ন ফিল্ম বৈশিষ্ট্য অর্জিত হয়।
CVD-এর তুলনায় ALD প্রযুক্তির সুবিধাসমূহ (ছবি: ASM)—
যদিও স্বল্প মেয়াদে CVD এখনও বাজারের বৃহত্তম অংশ দখল করে আছে, ALD ওয়েফার ফ্যাব সরঞ্জাম বাজারের অন্যতম দ্রুত বর্ধনশীল অংশে পরিণত হয়েছে। ব্যাপক প্রবৃদ্ধির সম্ভাবনা এবং চিপ উৎপাদনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা থাকা এই ALD বাজারে, ASM হলো ALD সরঞ্জামের ক্ষেত্রে একটি অগ্রণী সংস্থা।
পোস্ট করার সময়: জুন-১২-২০২৪