نانو شیٹ ایف ای ٹی کے لیے اینچنگ کے اقدامات

نینوریبن فیبریکیشن کے عمل میں اینچنگ کے سب سے اہم مراحل میں سیوڈو گیٹ ایچنگ، انیسوٹروپک ستون اینچنگ، آئسوٹروپک اسپیسر ایچنگ، اور چینل ریلیز اسٹیپ شامل ہیں۔ سلیکون اور سی جی کی متبادل تہوں کی کنٹور اینچنگ انیسوٹروپک ہے اور فلورین پر مبنی کیمسٹری کو استعمال کرتی ہے۔ اندرونی اسپیسرز (انڈینٹیشنز) کی اینچنگ اور چینل ریلیز سٹیپ کو SiGe میں کم سے کم سلیکون نقصان حاصل کرنے کے لیے بہتر بنایا گیا ہے۔

چینل کی رہائی کا مرحلہ اہم ہے۔ بیزارڈ نے کہا، "نانوربنز کی رہائی کے لیے اعلیٰ انتخاب کی ضرورت ہے۔ "زیادہ تر نانوریبن سلیکون، پھر SiGe اور دوبارہ سلیکون پر مشتمل ہوتے ہیں۔ آپ کے پاس باری باری پرتیں ہوتی ہیں، اور آپ کو ایک پرت کو ہٹانے کی ضرورت ہوتی ہے بغیر دوسری میں ترمیم کیے۔" کچھ پبلیکیشنز ایک ہی اینچنگ قدم کے ذریعے ڈھانچے پر پیدا ہونے والے تناؤ کو کم کرنے کے لیے ملٹی سٹیپ SiGe ایچنگ کرنے پر تبادلہ خیال کرتی ہیں۔

اس عمل کا اگلا مرحلہ خود سے منسلک رابطے بنانا ہے۔ بیزارڈ نے کہا، "یہاں، ہم جو کچھ کرنے کی کوشش کرتے ہیں وہ نائٹرائیڈ سے رابطہ کرنے یا دوبارہ حاصل کرنے کے بجائے بنیادی طور پر آکسائیڈ کو کھینچنا ہے۔ مثال کے طور پر، موجودہ تصریح 3 مائیکرو میٹر ریسیس ہے، لیکن لوگ صفر نقصان کا مطالبہ کرتے ہیں۔" "اس معاملے میں، ہم سلیکٹیوٹی کا لفظ بھی استعمال نہیں کرتے۔ ہم صرف روکنے اور صفر سٹاپ کے بارے میں بات کرتے ہیں۔"

3AND NAND

3D NAND فلیش کے لیے، جیسا کہ تہوں کی تعداد میں مسلسل اضافہ ہوتا جا رہا ہے، اسٹیکڈ ڈیوائسز کی عمودی سٹرنگ بنانے کے لیے متعدد اسٹیکڈ تہوں کو اپنانے کی ضرورت ہے۔ رابرٹ کلارک کہتے ہیں، "مزید برآں، تہوں میں اضافے کے ساتھ، ورڈ لائن پچ یا تہوں کی عمودی/Z فاصلہ کو پیمانہ کرنے کے لیے ایک مضبوط ڈرائیو ہے تاکہ بٹ کثافت کو مزید بڑھایا جا سکے۔" یہ TEL کے تکنیکی عملے اور ٹیکنالوجی ڈائریکٹرز کے سینئر ممبران کی طرف سے آتا ہے۔ عمل کے نقطہ نظر سے، نقاشی اور جمع کرنے کے عمل میں مسلسل بہتری کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ تیزی سے چھوٹے اہم جہتوں اور اسکیلنگ کے لیے درکار اعلی پہلو تناسب کو ایڈجسٹ کیا جا سکے۔

کلارک مستقبل میں ہونے والی تبدیلیوں کو بیان کرتے ہوئے کہتے ہیں، "ملٹی لیئر چارج ٹریپ ڈیوائسز کے لیے جدید نوڈس کو دیکھتے ہوئے، گیٹ اسٹیک کی انجینئرنگ کی ضرورت ہوگی تاکہ گیٹ کی مختصر لمبائی، فی سیل زیادہ توانائی کی سطح، اور بہتر پروگرامنگ کی کارکردگی، جو ممکنہ طور پر اس کے ذریعے حاصل کی جائے گی۔ ہائی-کے مواد کو اپنانا۔ پولی-سی چینلز کو تبدیل کرنے کے لیے اعلی چالکتا چینلز کی ضرورت بھی ہو سکتی ہے۔"

3D NAND کے سب سے اہم اینچنگ مراحل میں سے ایک میں آکسائیڈ اور نائٹرائیڈ کی 100 سے زیادہ تہوں کے اسٹیک کے ذریعے تقریباً 200nm سوراخوں کی گہری اینچنگ شامل ہے، جس کی گہرائی 10μm تک پہنچتی ہے۔ imec سے Bézard کا کہنا ہے کہ یہ اینچ مرحلہ خاصا مہنگا ہے۔

"ہمارے پاس ایک جسمانی رجحان ہے جسے ڈیفرینشل چارجنگ اثر کہتے ہیں،" وہ کہتے ہیں۔ "پلاسماس میں، چیزوں کو آسان بنانے کے لیے ہمارے پاس الیکٹران، آئن، اور نیوٹرل اسپیسز ہوتے ہیں۔ الیکٹران تمام سمتوں میں حرکت کرتے ہیں، لیکن آئن عمودی طور پر سطح کی طرف بڑھتے ہیں۔ اس لیے، سوراخ کے نیچے، آپ کے پاس مثبت چارجز ہوتے ہیں، اور سب سے اوپر، منفی چارجز، ایک برقی فیلڈ بناتا ہے جو آنے والے آئنوں کو پیچھے ہٹانے کی کوشش کرتا ہے۔"

نتیجے کے طور پر، خندقوں کو مکمل طور پر کھینچنے کے لیے اعلیٰ طاقت کی سطح کی ضرورت ہوتی ہے۔ وہ مزید کہتے ہیں، "ہم آرسنگ پیدا کیے بغیر 30-50 کلو واٹ کی پاور لیول کو برقرار رکھنے پر کام کر رہے ہیں، اس لیے چک کو بہت اچھی طرح سے پالش اور تیار کیا جانا چاہیے۔"

گہری اینچنگ تناؤ کو بھی جنم دیتی ہے جس کو کم کرنے کی ضرورت ہے، خاص طور پر چونکہ ملٹی لیئر NAND مینوفیکچرنگ کے بعد کے اقدامات میں چپس کو پتلا کرنا، عین مطابق سیدھ، اور اگلی پرت کے ساتھ ہائبرڈ بانڈنگ شامل ہے۔

دوسرے عمل

تمام چپ مینوفیکچررز جدید ترین چپس تیار نہیں کرتے جن کے لیے EUV لتھوگرافی کی ضرورت ہوتی ہے۔ بہت سے فیب اپنی 193nm لیتھوگرافی اور اینچنگ کے عمل کو بڑھا رہے ہیں۔

بروئیل سائنس کارپوریشن میں سیمی کنڈکٹر پروڈکٹ ڈائیورسیفکیشن کے ڈائریکٹر برائن ولبر کہتے ہیں، "ہم نے حال ہی میں ایک اعلی درجہ حرارت کا SOC مواد متعارف کرایا ہے جو اس کی پیٹرننگ کی صلاحیت کو بڑھاتا ہے اور زیادہ درجہ حرارت کو برداشت کر سکتا ہے، چاہے CVD تہوں کے لیے زیر استعمال ہو یا ماسک کے طور پر۔ "

سخت ترین دھاتی لائنوں کے لیے استعمال ہونے والے BEOL (بیک-اینڈ-آف-لائن) سے توقع کی جاتی ہے کہ تانبے کے علاوہ آپس میں منسلک ہونے کے لیے ڈوئل ڈیماسین انٹیگریشن اسکیموں سے تخفیف جمع اور اینچنگ میں ڈرامائی تبدیلی آئے گی۔ اس سلسلے میں، رینیم اور مولیبڈینم میں سب سے اہم پیش رفت دیکھنے میں آئی ہے۔ ان کے مختلف فوائد ہیں۔ Molybdenum اینچنگ کے دوران آکسیڈیشن کا زیادہ شکار ہوتا ہے، جس سے یہ دوہری ڈیماسین اسکیموں کے ساتھ زیادہ مطابقت رکھتا ہے اور قیمت میں بھی سستا ہے۔ رینیم ایک قیمتی دھات ہے، اس لیے اس میں سنکنرن کے ایک جیسے مسائل نہیں ہیں، لیکن اس کی قیمت بہت زیادہ ہے۔

ڈیوائس کے ڈھانچے بھی ایج پلیسمنٹ کی غلطیوں کو کم برداشت کرنے والے ہوتے جا رہے ہیں۔ ٹی ای ایل کے کلارک کا کہنا ہے کہ تہوں کے ساتھ ساتھ ویاس اور باہم ربط کے درمیان خود کو سیدھ میں لانے کے لیے نئے طریقوں کی ضرورت ہوگی۔ "پہلے نفاذ میں DRAM کے لیے لفظ کی لکیریں اور منطق کے لیے MOL میں چھوٹے فاصلے والی دھاتی تہوں کو دفن کیا جا سکتا ہے، جہاں اعلی تھرمل استحکام اور کم مزاحمتی یا غیر لکیری دھاتوں کی ضرورت ہوتی ہے۔"

اگلی نسل کی ترقی

طویل مدتی میں آگے دیکھتے ہوئے، مثالی طور پر، صنعت کم تھرمل بجٹ (300°C کی بجائے 400°C کے قریب) کے ساتھ بیک اینڈ پراسیس میں منتقل ہو جائے گی تاکہ آلات کے بیک اینڈ انٹرکنیکٹ لیئرز میں انضمام کو فعال کیا جا سکے۔

TEL سے کلارک نے کہا، "صنعت کو مزید تہوں میں آلات کی تعمیر شروع کرنے کی ضرورت ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ ہمیں بیک اینڈ آف لائن (BEOL) تھرمل بجٹ کے اندر میموری اور منطق کے آلات بنانے کی ضرورت ہے۔"

کلارک نے یہ بھی بتایا کہ سیمی کنڈکٹر آکسائیڈ کا استعمال کرتے ہوئے تیار کردہ آلات اب تک امید افزا نظر آتے ہیں، چاہے یہ میموری ڈیوائسز کو منطق BEOL فلو میں ضم کر رہا ہو یا DRAM میں سٹوریج arrays پر CMOS arrays بنانا ہو۔

ایک اور اہم تبدیلی میں 2D مواد کا انضمام شامل ہے، جس کی تحقیقاتی اداروں اور سرکردہ چپ مینوفیکچررز نے جانچ شروع کر دی ہے۔ ٹنگسٹن ڈسلفائیڈ یا مولبڈینم ڈسلفائیڈ جیسے اینچنگ مواد پر غور کیا جاتا ہے۔ تاہم، ویفر مینوفیکچرنگ کے عمل کو تیار کرنا جو ان پتلی فلموں کو مربوط کرتا ہے، جو کہ مواد کی صرف ایک پرت پر مشتمل ہے، اہم چیلنجز کا سامنا ہے۔

پائیداری

چپ بنانے والے اور مواد فراہم کرنے والے کاربن کے اخراج کو کم کرنے کے لیے متبادل کیمیکل تلاش کر رہے ہیں۔ اینچنگ کے عمل میں، بنیادی مجرم فلورینیٹڈ گیسیں ہیں جن میں گلوبل وارمنگ کی اعلی صلاحیت (GWP) ہے۔

imec سے Bézard نے کہا، "PFAS کے ساتھ مسئلہ یہ ہے کہ اس کے مالیکیول انتہائی مستحکم ہیں۔ فضا میں روشنی یا کیمیائی رد عمل اس کو توڑنے کے لیے کافی نہیں ہیں۔"

انہوں نے ذکر کیا کہ زیادہ آکسیجن مواد کے ساتھ بہت سے متبادل گیسوں کے مرکب کو الگ کرنا آسان ہے اور ان کی گلوبل وارمنگ کی ممکنہ قدریں کم ہیں۔ تاہم، کسی بھی امیدوار کو غور کرنے کے لیے مساوی یا بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرنا چاہیے۔

لیکن پائیداری صرف اینچنگ یا جمع کرنے کے لیے ایک مخصوص چیلنج نہیں ہے۔ لتھوگرافی سے لے کر پیکیجنگ تک، یہ ایک جامع صنعتی چیلنج ہے جہاں نئے مواد کا اثر پورے آلے کی ساخت کو متاثر کرے گا۔