সেমিকন্ডাক্টর প্রক্রিয়া প্রবাহ

আপনি যদি কখনও পদার্থবিদ্যা বা গণিত না পড়ে থাকেন, তবুও এটি বুঝতে পারবেন, তবে এটি একটু বেশিই সহজ এবং নতুনদের জন্য উপযুক্ত। আপনি যদি CMOS সম্পর্কে আরও জানতে চান, তাহলে আপনাকে এই সংখ্যার বিষয়বস্তু পড়তে হবে, কারণ প্রক্রিয়া প্রবাহ (অর্থাৎ, ডায়োডের উৎপাদন প্রক্রিয়া) বোঝার পরেই আপনি নিম্নলিখিত বিষয়বস্তু বুঝতে পারবেন। তাহলে আসুন এই সংখ্যায় ফাউন্ড্রি কোম্পানিতে এই CMOS কীভাবে তৈরি করা হয় তা জেনে নেওয়া যাক (উদাহরণস্বরূপ, উন্নত প্রক্রিয়ার CMOS গঠন এবং উৎপাদন নীতিতে ভিন্ন)।

প্রথমত, আপনাকে অবশ্যই জানতে হবে যে ফাউন্ড্রি সরবরাহকারীর কাছ থেকে যে ওয়েফারগুলি পায় (সিলিকন ওয়েফারসরবরাহকারী) একের পর এক, 200 মিমি ব্যাসার্ধ সহ (৮ ইঞ্চিকারখানা) অথবা 300 মিমি (১২ ইঞ্চিকারখানা)। নীচের চিত্রে দেখানো হয়েছে, এটি আসলে একটি বড় কেকের মতো, যাকে আমরা একটি সাবস্ট্রেট বলি।

তবে, আমাদের পক্ষে এটিকে এভাবে দেখা সুবিধাজনক নয়। আমরা নিচ থেকে উপরে তাকাই এবং ক্রস-সেকশনাল ভিউ দেখি, যা নিম্নলিখিত চিত্রে পরিণত হয়।

এরপর, দেখা যাক CMOS মডেলটি কেমন দেখায়। যেহেতু আসল প্রক্রিয়াটির জন্য হাজার হাজার ধাপ প্রয়োজন, তাই আমি এখানে সবচেয়ে সহজ ৮-ইঞ্চি ওয়েফারের মূল ধাপগুলি সম্পর্কে কথা বলব।

 

 

মেকিং ওয়েল এবং ইনভার্সন লেয়ার:

অর্থাৎ, আয়ন ইমপ্ল্যান্টেশন (আয়ন ইমপ্ল্যান্টেশন, এরপর থেকে imp হিসাবে উল্লেখ করা হয়েছে) দ্বারা কূপটি সাবস্ট্রেটে স্থাপন করা হয়। আপনি যদি NMOS তৈরি করতে চান, তাহলে আপনাকে P-টাইপ কূপ স্থাপন করতে হবে। আপনি যদি PMOS তৈরি করতে চান, তাহলে আপনাকে N-টাইপ কূপ স্থাপন করতে হবে। আপনার সুবিধার জন্য, NMOS কে উদাহরণ হিসেবে নেওয়া যাক। আয়ন ইমপ্ল্যান্টেশন মেশিনটি সাবস্ট্রেটে স্থাপনের জন্য P-টাইপ উপাদানগুলিকে একটি নির্দিষ্ট গভীরতায় স্থাপন করে এবং তারপর এই আয়নগুলিকে সক্রিয় করতে এবং চারপাশে ছড়িয়ে দেওয়ার জন্য ফার্নেস টিউবে উচ্চ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করে। এটি কূপের উৎপাদন সম্পূর্ণ করে। উৎপাদন সম্পন্ন হওয়ার পরে এটি দেখতে এরকম দেখাচ্ছে।

কূপ তৈরির পর, আয়ন ইমপ্লান্টেশনের অন্যান্য ধাপ রয়েছে, যার উদ্দেশ্য হল চ্যানেল কারেন্টের আকার এবং থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ করা। সবাই একে ইনভার্সন লেয়ার বলতে পারে। যদি আপনি NMOS তৈরি করতে চান, তাহলে ইনভার্সন লেয়ারটি P-টাইপ আয়ন দিয়ে ইমপ্লান্ট করা হয়, এবং যদি আপনি PMOS তৈরি করতে চান, তাহলে ইনভার্সন লেয়ারটি N-টাইপ আয়ন দিয়ে ইমপ্লান্ট করা হয়। ইমপ্লান্টেশনের পর, এটি নিম্নলিখিত মডেল।

এখানে অনেক বিষয়বস্তু আছে, যেমন শক্তি, কোণ, আয়ন ইমপ্লান্টেশনের সময় আয়নের ঘনত্ব ইত্যাদি, যা এই সংখ্যায় অন্তর্ভুক্ত নয়, এবং আমি বিশ্বাস করি যে আপনি যদি এই বিষয়গুলি জানেন তবে আপনাকে অবশ্যই একজন অভ্যন্তরীণ ব্যক্তি হতে হবে এবং আপনার অবশ্যই সেগুলি শেখার একটি উপায় থাকতে হবে।

 

SiO2 তৈরি:

সিলিকন ডাই অক্সাইড (SiO2, এরপর থেকে অক্সাইড হিসাবে উল্লেখ করা হবে) পরে তৈরি করা হবে। CMOS উৎপাদন প্রক্রিয়ায়, অক্সাইড তৈরির অনেক উপায় রয়েছে। এখানে, SiO2 গেটের নীচে ব্যবহার করা হয়, এবং এর পুরুত্ব সরাসরি থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজের আকার এবং চ্যানেল কারেন্টের আকারকে প্রভাবিত করে। অতএব, বেশিরভাগ ফাউন্ড্রি সর্বোচ্চ মানের, সবচেয়ে সুনির্দিষ্ট বেধ নিয়ন্ত্রণ এবং এই ধাপে সর্বোত্তম অভিন্নতা সহ ফার্নেস টিউব জারণ পদ্ধতি বেছে নেয়। আসলে, এটি খুবই সহজ, অর্থাৎ, অক্সিজেনযুক্ত একটি ফার্নেস টিউবে, উচ্চ তাপমাত্রা ব্যবহার করা হয় যাতে অক্সিজেন এবং সিলিকন রাসায়নিকভাবে বিক্রিয়া করে SiO2 উৎপন্ন করতে পারে। এইভাবে, Si এর পৃষ্ঠে SiO2 এর একটি পাতলা স্তর তৈরি হয়, যেমনটি নীচের চিত্রে দেখানো হয়েছে।

অবশ্যই, এখানে অনেক সুনির্দিষ্ট তথ্যও রয়েছে, যেমন কত ডিগ্রি প্রয়োজন, অক্সিজেনের ঘনত্ব কতক্ষণ প্রয়োজন, উচ্চ তাপমাত্রা কতক্ষণ প্রয়োজন, ইত্যাদি। আমরা এখন এগুলো বিবেচনা করছি না, এগুলো খুব নির্দিষ্ট।

গেট এন্ড পলি গঠন:

কিন্তু এখনও শেষ হয়নি। SiO2 কেবল একটি সুতার সমতুল্য, এবং আসল গেট (পলি) এখনও শুরু হয়নি। তাই আমাদের পরবর্তী পদক্ষেপ হল SiO2-এর উপর পলিসিলিকনের একটি স্তর স্থাপন করা (পলিসিলিকনও একটি একক সিলিকন উপাদান দিয়ে গঠিত, কিন্তু জালির বিন্যাস ভিন্ন। আমাকে জিজ্ঞাসা করবেন না কেন সাবস্ট্রেট একক স্ফটিক সিলিকন ব্যবহার করে এবং গেট পলিসিলিকন ব্যবহার করে। সেমিকন্ডাক্টর পদার্থবিদ্যা নামে একটি বই আছে। আপনি এটি সম্পর্কে জানতে পারেন। এটা লজ্জাজনক~)। পলিও CMOS-এ একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ লিঙ্ক, কিন্তু পলির উপাদান হল Si, এবং এটি Si সাবস্ট্রেটের সাথে সরাসরি বিক্রিয়ার মাধ্যমে SiO2 বৃদ্ধির মতো তৈরি করা যায় না। এর জন্য কিংবদন্তি CVD (রাসায়নিক বাষ্প জমা) প্রয়োজন, যা ভ্যাকুয়ামে রাসায়নিকভাবে বিক্রিয়া করে এবং ওয়েফারে উৎপন্ন বস্তুকে অবক্ষেপিত করে। এই উদাহরণে, উৎপন্ন পদার্থ হল পলিসিলিকন, এবং তারপর ওয়েফারে অবক্ষেপিত হয় (এখানে আমাকে বলতে হবে যে পলি একটি ফার্নেস টিউবে CVD দ্বারা উৎপন্ন হয়, তাই পলির উৎপন্ন একটি বিশুদ্ধ CVD মেশিন দ্বারা করা হয় না)।

কিন্তু এই পদ্ধতিতে গঠিত পলিসিলিকন পুরো ওয়েফারের উপর অবক্ষেপিত হবে এবং বৃষ্টিপাতের পরে এটি দেখতে এরকম দেখাবে।

 

পলি এবং SiO2 এর এক্সপোজার:

এই ধাপে, আমরা যে উল্লম্ব কাঠামোটি চাই তা আসলে তৈরি হয়ে গেছে, উপরে পলি, নীচে SiO2 এবং নীচে সাবস্ট্রেট থাকবে। কিন্তু এখন পুরো ওয়েফারটি এরকম, এবং "ফসেট" কাঠামো হওয়ার জন্য আমাদের কেবল একটি নির্দিষ্ট অবস্থান প্রয়োজন। তাই পুরো প্রক্রিয়ার সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ধাপ হল এক্সপোজার।
আমরা প্রথমে ওয়েফারের পৃষ্ঠে ফটোরেজিস্টের একটি স্তর ছড়িয়ে দিই, এবং এটি এরকম হয়ে যায়।

তারপর এর উপর নির্ধারিত মাস্ক (মাস্কে সার্কিট প্যাটার্নটি সংজ্ঞায়িত করা হয়েছে) লাগান এবং অবশেষে একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো দিয়ে এটিকে বিকিরণ করুন। বিকিরণিত এলাকায় ফটোরেজিস্ট সক্রিয় হয়ে যাবে। যেহেতু মাস্ক দ্বারা অবরুদ্ধ এলাকাটি আলোর উৎস দ্বারা আলোকিত হয় না, তাই এই ফটোরেজিস্টটি সক্রিয় হয় না।

যেহেতু সক্রিয় ফটোরেজিস্টটি একটি নির্দিষ্ট রাসায়নিক তরল দ্বারা ধুয়ে ফেলা বিশেষভাবে সহজ, অন্যদিকে নিষ্ক্রিয় ফটোরেজিস্টটি ধুয়ে ফেলা যায় না, তাই বিকিরণের পরে, সক্রিয় ফটোরেজিস্টটি ধুয়ে ফেলার জন্য একটি নির্দিষ্ট তরল ব্যবহার করা হয় এবং অবশেষে এটি এরকম হয়ে যায়, ফটোরেজিস্টটি যেখানে পলি এবং SiO2 ধরে রাখার প্রয়োজন হয় সেখানে রেখে দেওয়া হয় এবং যেখানে ধরে রাখার প্রয়োজন হয় না সেখানে ফটোরেজিস্টটি সরিয়ে ফেলা হয়।