سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں پلازما اینچنگ سب سے اہم عمل ہو سکتا ہے، اور یہ تمام ویفر فیبریکیشن کے عمل میں سب سے زیادہ پیچیدہ کارروائیوں میں سے ایک بھی ہو سکتا ہے، لیتھوگرافی کے بعد دوسرے نمبر پر۔ ویفر مینوفیکچرنگ کے تقریباً نصف مراحل اپنے کاموں کو انجام دینے کے لیے پلازما، ایک اعلی توانائی والی آئنائزڈ گیس پر انحصار کرتے ہیں۔

ٹرانجسٹرز اور اسٹوریج یونٹس کے مسلسل سکڑنے کے باوجود، انجینئرز اب بھی قابل اعتماد اینچنگ پروسیس فراہم کرنے پر کام کر رہے ہیں۔

لام ریسرچ کے Etch پروڈکٹ گروپ کے مارکیٹنگ کے نائب صدر، تھامس بونڈور نے کہا، 'نینو میٹر سطح کی درستگی اور درست ڈھانچے کے ساتھ چپس کو پائیدار طریقے سے تیار کرنے کے لیے، سیمی کنڈکٹر فیبس کے لیے سازوسامان بنانے والوں کو پلازما فزکس، میٹریل انجینئرنگ، کی حدود کو توڑنا ہوگا۔ اور ڈیٹا سائنس ضروری آلات کے حل فراہم کرنے کے لیے۔' یہ خاص طور پر پلازما ایچنگ میں واضح ہوتا ہے، جو لیتھوگرافی کے ساتھ مل کر کام کرتا ہے تاکہ ویفرز پر درست اور دہرائی جانے والی خصوصیات پیدا کی جا سکے۔

یہ رپورٹ 3D NAND، DRAM، nanosheet FET، اور آپس میں جڑنے والے کلیدی اینچنگ مراحل کی جانچ کرتی ہے، اور 2D ڈیوائسز اور بیک اینڈ پروسیسنگ کو بھی آگے دیکھتی ہے۔ یہ صنعت اپنے ویفر فیبس سے کاربن ڈائی آکسائیڈ کے مساوی اخراج کو کم کرنے کے لیے زیادہ پائیدار اینچنگ کیمسٹریوں کا پیچھا کر رہی ہے۔

بہت سے ٹول مینوفیکچررز کے لیے، پروسیس ماڈلنگ اینچ پروسیس کی ترقی میں اہم کردار ادا کرتی ہے۔ مقصد یہ ہے کہ ویفر اور ماسک کی قیمتوں کو کم کرتے ہوئے مارکیٹ کے لیے وقت کو کم کیا جائے۔

لام ریسرچ میں مارکیٹنگ کے سینئر ڈائریکٹر بیرٹ فنچ نے کہا، 'کچھ مشکل ترین مراحل کے لیے ایچ کے عمل کو بہتر بنانے میں ایک سال یا اس سے زیادہ وقت لگ سکتا ہے۔ ہم نے حال ہی میں تین ہفتوں کے اندر کچھ پراسیس سمیولیشنز مکمل کیے ہیں، جن میں عام سیلیکون پر مبنی ٹیسٹنگ اور ڈیولپمنٹ کا استعمال کرتے ہوئے تین ماہ لگنے کی امید تھی۔'

صرف ماسک اور ویفر کی لاگت کے لحاظ سے، یہ سازوسامان بنانے والوں کے لیے سینکڑوں ہزاروں یا اس سے بھی لاکھوں ڈالر کی رقم ہو سکتی ہے۔

اینچنگ کی بنیادی باتیں

اینچنگ کے عمل اور لیتھوگرافی کی تکنیک سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں ایک ساتھ کام کرتی ہیں۔ اینچنگ عام طور پر پتلی فلموں کو جمع کرنے سے پہلے انجام دی جاتی ہے (ایپٹیکسی، کیمیائی یا جسمانی بخارات جمع کرنے، وغیرہ کے ذریعے)۔ عام طور پر، ایک CVD فلم کو فوٹو ریزسٹ کے ساتھ لیپت کیا جاتا ہے، اور پھر آپٹیکل لتھوگرافی (248nm یا 193nm UV، 13.5nm EUV) کو فوٹو ماسک کے ذریعے پیٹرن کو بے نقاب کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ اس کے بعد پیٹرن کو ظاہر کرنے کے لیے مزاحمت تیار کی جاتی ہے۔ سنگل ویفر پلازما ایچنگ چیمبر میں، اینچنگ کیمیکلز اور آئن بمباری عام طور پر CVD فلم کو فوٹو ریزسٹ ماسک کے ساتھ گائیڈ کے طور پر ہٹانے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں (مثبت ٹون ریزسٹ میں)۔ اینچنگ کے بعد، ریزسٹ کو راکھ کر دیا جاتا ہے، اس کے بعد گیلے کیمیکل کی صفائی اور/یا گیلی اینچنگ باقیات کو ہٹانے کے لیے کی جاتی ہے۔

پلازما اینچنگ کے عمل کو تقریباً ڈائی الیکٹرک، سلکان، یا کنڈکٹر ایچنگ میں درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔ ڈائی الیکٹرکس جیسے سلکان ڈائی آکسائیڈ اور سلکان نائٹرائڈ کو فلورین پر مبنی گیسوں کا استعمال کرتے ہوئے بہترین طور پر اینچ کیا جاتا ہے، جبکہ سلکان اور دھات کی تہیں کلورین کے ساتھ بہترین رد عمل ظاہر کرتی ہیں۔ بنیادی طور پر تین خشک اینچنگ موڈز ہیں - ری ایکٹو آئن ایچنگ، پلازما ایچنگ، اور سپٹر ایچنگ (آئن بیم)۔ اینچنگ کے عمل میں رد عمل کی نوع، پلازما، اور چپ مواد کے درمیان پیچیدہ تعامل شامل ہیں۔ جب رد عمل والی گیس پر RF تعصب کا اطلاق ہوتا ہے، تو الیکٹران اور مثبت چارج شدہ آئن بمباری کے ذریعے جسمانی طور پر مواد کو ہٹا دیتے ہیں (ایچ)، جب کہ کیمیائی نوع اور ریڈیکلز بے نقاب مادوں کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتے ہوئے غیر مستحکم ضمنی مصنوعات بناتے ہیں۔ اینچنگ آئسوٹروپک (برابر عمودی اور پس منظر کے رد عمل کی شرح)، انیسوٹروپک (صرف عمودی)، یا درمیان میں کوئی چیز ہوسکتی ہے۔

شکل 1: finFET سے GAA میں منتقلی isotropic سلیکٹیو ایچنگ کی اہم ضرورت کو آگے بڑھاتی ہے۔ ماخذ: لام ریسرچ۔

اینچنگ انجینئرز جن کلیدی میٹرکس کے بارے میں سب سے زیادہ فکر مند ہیں وہ ہیں اینچ ریٹ، پروفائل کنٹرول، یکسانیت (پورے ویفر میں) اور اینچ سلیکٹیوٹی، کیونکہ یہ عوامل پیداوار اور پیداواری صلاحیت کو متاثر کرتے ہیں۔ Etch سلیکٹیوٹی سے مراد اس کی بنیادی پرت کے مقابلے میں کھدائی جانے والی مواد کو ہٹانے کی شرح ہے، جیسے سیلیکون پر SiO2۔ اینچنگ کے عمل کے دوران ضرورت سے زیادہ فوٹو ریزسٹ کو نہ ہٹانا بھی فائدہ مند ہے۔ تاہم، ایسے معاملات میں، پیٹرن کو بنیادی فلم میں منتقل کرنے سے پہلے اسے عام طور پر سخت ماسک (سلیکن ڈائی آکسائیڈ، سلکان نائٹرائڈ، SiOC، TiN) میں منتقل کیا جاتا ہے۔
منتخب تصریحات کی حد 2:1 سے 1000:1 تک ہے (انتہائی سلیکٹیو ایچنگ)۔ ہر نئے نوڈ کے ساتھ، یہ وضاحتیں زیادہ سخت ہو جاتی ہیں۔ imec میں ایک ڈرائی ایچ آر اینڈ ڈی انجینئر فلپ بیزارڈ نے کہا، "اگلے چار سالوں میں روایتی EUV کی جگہ ہائی-NA EUV کے ساتھ، فوکس بہت کم ہو جائے گا، لہذا آپ موٹی فوٹو ریزٹس کو مزید بے نقاب نہیں کر سکتے -- جب میں موٹا کہتا ہوں، میرا مطلب ہے 30 نینو میٹر۔" "لیکن آپ کو اب بھی نیچے اسی فلم کی موٹائی پر پیٹرن کرنے کی ضرورت ہے۔ لہذا اب آپ کو زیادہ سلیکٹیوٹی کی ضرورت ہے کیونکہ ہمیں 10:1 کے بجائے 2:1 حاصل کرنا ہے، جو کہ سلیکٹیوٹی میں اچانک 4 سے 5 گنا اضافہ ہے۔

جاری ہے...