අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනයේදී, ප්‍රකාශ ශිලා විද්‍යාව සහ කැටයම් කිරීම බහුලව සඳහන් වන ක්‍රියාවලීන් වන අතර, එපිටැක්සියල් හෝ තුනී පටල තැන්පත් කිරීමේ ශිල්පීය ක්‍රම ද ඒ හා සමානව වැදගත් වේ. මෙම ලිපියෙන් චිප් නිෂ්පාදනයේදී භාවිතා කරන පොදු තුනී පටල තැන්පත් කිරීමේ ක්‍රම කිහිපයක් හඳුන්වා දෙයි, ඒවා අතරඑම්ඕසීවීඩී, මැග්නෙට්‍රෝන ඉසීම, සහපීඊසීවීඩී.
චිප් නිෂ්පාදනයේදී තුනී පටල ක්‍රියාවලීන් අත්‍යවශ්‍ය වන්නේ ඇයි?
නිදසුනක් ලෙස, සරල බේක් කරන ලද පැතලි පාන් වර්ගයක් සිතන්න. එය තනිවම මෘදු රසයක් ලබා ගත හැකිය. කෙසේ වෙතත්, විවිධ සෝස් වර්ග - රසවත් බෝංචි පේස්ට් හෝ පැණිරස මෝල්ට් සිරප් වැනි - මතුපිට අතුල්ලමින් ඔබට එහි රසය සම්පූර්ණයෙන්ම පරිවර්තනය කළ හැකිය. මෙම රසය වැඩි දියුණු කරන ආලේපන සමාන වේතුනී පටලඅර්ධ සන්නායක ක්‍රියාවලීන්හිදී, පැතලි පාන්ම නියෝජනය කරන්නේඋපස්ථරය.
චිප නිෂ්පාදනයේදී, තුනී පටල බොහෝ ක්‍රියාකාරී භූමිකාවන් ඉටු කරයි - පරිවරණය, සන්නායකතාවය, නිෂ්ක්‍රීයකරණය, ආලෝක අවශෝෂණය යනාදිය - සහ සෑම ශ්‍රිතයකටම නිශ්චිත තැන්පත් කිරීමේ තාක්ෂණයක් අවශ්‍ය වේ.
1. ලෝහ-කාබනික රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම (MOCVD)
MOCVD යනු උසස් තත්ත්වයේ අර්ධ සන්නායක තුනී පටල සහ නැනෝ ව්‍යුහයන් තැන්පත් කිරීම සඳහා භාවිතා කරන ඉතා දියුණු සහ නිරවද්‍ය තාක්‍ෂණයකි. LED, ලේසර් සහ බල ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ වැනි උපාංග නිෂ්පාදනය කිරීමේදී එය තීරණාත්මක කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි.
MOCVD පද්ධතියක ප්‍රධාන සංරචක:
- ගෑස් බෙදා හැරීමේ පද්ධතිය
ප්‍රතික්‍රියාකාරක කුටීරයට නිවැරදිව හඳුන්වාදීම සඳහා වගකිව යුතුය. මෙයට ප්‍රවාහ පාලනය ඇතුළත් වේ:
-
වාහක වායු
-
ලෝහ-කාබනික පූර්වගාමීන්
-
හයිඩ්‍රයිඩ් වායු
වර්ධන සහ පිරිසිදු කිරීමේ ක්‍රම අතර මාරුවීම සඳහා පද්ධතිය බහු-මාර්ග කපාට වලින් සමන්විත වේ.
-
ප්‍රතික්‍රියා කුටිය
සත්‍ය ද්‍රව්‍ය වර්ධනය සිදුවන පද්ධතියේ හදවත. සංරචකවලට ඇතුළත් වන්නේ:-
ග්‍රැෆයිට් සසෙප්ටරය (උපස්ථර රඳවනය)
-
තාපක සහ උෂ්ණත්ව සංවේදක
-
ස්ථානීය නිරීක්ෂණය සඳහා දෘශ්‍ය වරායන්
-
ස්වයංක්‍රීය වේෆර් පැටවීම/බෑම සඳහා රොබෝ ආයුධ
-
- වර්ධන පාලන පද්ධතිය
වැඩසටහන්ගත කළ හැකි තාර්කික පාලක සහ ධාරක පරිගණකයකින් සමන්විත වේ. මේවා තැන්පත් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය පුරාවට නිරවද්‍ය නිරීක්ෂණය සහ පුනරාවර්තන හැකියාව සහතික කරයි. -
ස්ථානීය අධීක්ෂණය
පයිරොමීටර සහ පරාවර්තකමීටර වැනි මෙවලම් මනින:-
පටල ඝණකම
-
මතුපිට උෂ්ණත්වය
-
උපස්ථර වක්‍රය
මේවා තත්‍ය කාලීන ප්‍රතිපෝෂණ සහ ගැලපීම් සක්‍රීය කරයි.
-
- පිටාර පිරියම් කිරීමේ පද්ධතිය
ආරක්ෂාව සහ පාරිසරික අනුකූලතාවය සහතික කිරීම සඳහා තාප වියෝජනය හෝ රසායනික උත්ප්‍රේරණය භාවිතා කරමින් විෂ සහිත අතුරු නිෂ්පාදන වලට ප්‍රතිකාර කරයි.
සංවෘත-සම්බන්ධිත ෂවර්හෙඩ් (CCS) වින්‍යාසය:
සිරස් MOCVD ප්‍රතික්‍රියාකාරකවලදී, CCS සැලසුම මඟින් ෂවර්හෙඩ් ව්‍යුහයක ප්‍රත්‍යාවර්ත තුණ්ඩ හරහා වායූන් ඒකාකාරව එන්නත් කිරීමට ඉඩ සලසයි. මෙය අකාලයේ ප්‍රතික්‍රියා අවම කරන අතර ඒකාකාර මිශ්‍රණය වැඩි දියුණු කරයි.
-
එමභ්‍රමණය වන ග්‍රැෆයිට් ප්‍රතිග්‍රාහකයතවදුරටත් වායූන්ගේ මායිම් ස්ථරය සමජාතීය කිරීමට උපකාරී වන අතර, වේෆරය හරහා පටල ඒකාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කරයි.
2. මැග්නට්‍රෝන ස්පුටරින්
මැග්නට්‍රෝන ස්පුටරින් යනු තුනී පටල සහ ආලේපන තැන්පත් කිරීම සඳහා බහුලව භාවිතා වන භෞතික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීමේ (PVD) ක්‍රමයකි, විශේෂයෙන් ඉලෙක්ට්‍රොනික, දෘෂ්ටි විද්‍යාව සහ පිඟන් මැටි වල.
වැඩ කිරීමේ මූලධර්මය:
-
ඉලක්ක ද්‍රව්‍ය
තැන්පත් කිරීමට නියමිත ප්‍රභව ද්‍රව්‍ය - ලෝහ, ඔක්සයිඩ්, නයිට්‍රයිඩ් යනාදිය - කැතෝඩයක් මත ස්ථිර කර ඇත. -
රික්තක කුටිය
දූෂණය වළක්වා ගැනීම සඳහා ක්‍රියාවලිය ඉහළ රික්තයක් යටතේ සිදු කෙරේ. -
ප්ලාස්මා උත්පාදනය
නිෂ්ක්‍රීය වායුවක්, සාමාන්‍යයෙන් ආගන්, ප්ලාස්මා සෑදීමට අයනීකරණය වේ. -
චුම්බක ක්ෂේත්‍ර යෙදුම
අයනීකරණ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා චුම්බක ක්ෂේත්‍රයක් ඉලක්කය අසල ඉලෙක්ට්‍රෝන සීමා කරයි. -
ඉසින ක්‍රියාවලිය
කුටීරය හරහා ගමන් කර උපස්ථරය මත තැන්පත් වන පරමාණු ඉවත් කරමින්, අයන ඉලක්කයට බෝම්බ හෙළයි.
මැග්නට්‍රෝන ස්පුටරින් වල වාසි:
-
ඒකාකාර පටල තැන්පත් කිරීමවිශාල ප්‍රදේශ හරහා.
-
සංකීර්ණ සංයෝග තැන්පත් කිරීමේ හැකියාව, මිශ්‍ර ලෝහ සහ පිඟන් මැටි ඇතුළුව.
-
සුසර කළ හැකි ක්‍රියාවලි පරාමිතීන්ඝණකම, සංයුතිය සහ ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය නිවැරදිව පාලනය කිරීම සඳහා.
-
ඉහළ චිත්‍රපට ගුණාත්මකභාවයශක්තිමත් ඇලවීම සහ යාන්ත්‍රික ශක්තිය සමඟ.
-
පුළුල් ද්‍රව්‍ය අනුකූලතාව, ලෝහවල සිට ඔක්සයිඩ සහ නයිට්‍රයිඩ දක්වා.
-
අඩු උෂ්ණත්ව ක්‍රියාකාරිත්වය, උෂ්ණත්වයට සංවේදී උපස්ථර සඳහා සුදුසු වේ.
3. ප්ලාස්මා-වැඩිදියුණු කළ රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම (PECVD)
සිලිකන් නයිට්‍රයිඩ් (SiNx), සිලිකන් ඩයොක්සයිඩ් (SiO₂) සහ අස්ඵටික සිලිකන් වැනි තුනී පටල තැන්පත් කිරීම සඳහා PECVD බහුලව භාවිතා වේ.
මූලධර්මය:
PECVD පද්ධතියක, පූර්වගාමී වායූන් රික්ත කුටියකට හඳුන්වා දෙනු ලැබේ, එහිදී aදිලිසෙන විසර්ජන ප්ලාස්මාවජනනය කරනු ලබන්නේ:
-
RF උද්දීපනය
-
DC අධි වෝල්ටීයතාවය
-
මයික්‍රෝවේව් හෝ ස්පන්දන ප්‍රභවයන්
ප්ලාස්මාව වායු-අදියර ප්‍රතික්‍රියා සක්‍රීය කරන අතර, තුනී පටලයක් සෑදීමට උපස්ථරය මත තැන්පත් වන ප්‍රතික්‍රියාශීලී විශේෂ ජනනය කරයි.
තැන්පත් කිරීමේ පියවර:
-
ප්ලාස්මා සෑදීම
විද්‍යුත් චුම්භක ක්ෂේත්‍ර මගින් උද්දීපනය වන පූර්වගාමී වායූන් අයනීකරණය වී ප්‍රතික්‍රියාශීලී රැඩිකලුන් සහ අයන සාදයි. -
ප්‍රතික්‍රියාව සහ ප්‍රවාහනය
මෙම විශේෂ උපස්ථරය දෙසට ගමන් කරන විට ද්විතියික ප්‍රතික්‍රියා වලට භාජනය වේ. -
මතුපිට ප්‍රතික්‍රියාව
උපස්ථරයට ළඟා වූ පසු, ඒවා අවශෝෂණය කර, ප්‍රතික්‍රියා කර, ඝන පටලයක් සාදයි. සමහර අතුරු නිෂ්පාදන වායූන් ලෙස මුදා හරිනු ලැබේ.
PECVD ප්‍රතිලාභ:
-
විශිෂ්ට ඒකාකාරී බවපටල සංයුතිය සහ ඝනකම අනුව.
-
ශක්තිමත් ඇලවීමසාපේක්ෂව අඩු තැන්පත් උෂ්ණත්වවලදී පවා.
-
ඉහළ තැන්පතු අනුපාත, එය කාර්මික පරිමාණ නිෂ්පාදනයට සුදුසු කරයි.
4. තුනී පටල චරිත ලක්ෂණකරණ ශිල්පීය ක්‍රම
තත්ත්ව පාලනය සඳහා තුනී පටලවල ගුණාංග තේරුම් ගැනීම අත්‍යවශ්‍ය වේ. පොදු ශිල්පීය ක්‍රමවලට ඇතුළත් වන්නේ:
(1) එක්ස් කිරණ විවර්තනය (XRD)
-
අරමුණ: ස්ඵටික ව්‍යුහයන්, දැලිස් නියතයන් සහ දිශානති විශ්ලේෂණය කරන්න.
-
මූලධර්මය: බ්‍රැග්ගේ නියමය මත පදනම්ව, ස්ඵටිකරූපී ද්‍රව්‍යයක් හරහා X-කිරණ විවර්තනය වන ආකාරය මනිනු ලබයි.
-
අයදුම්පත්: ස්ඵටික විද්‍යාව, අවධි විශ්ලේෂණය, වික්‍රියා මැනීම සහ තුනී පටල ඇගයීම.
(2) ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂය (SEM) පරිලෝකනය කිරීම
-
අරමුණ: මතුපිට රූප විද්‍යාව සහ ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය නිරීක්ෂණය කරන්න.
-
මූලධර්මය: නියැදි මතුපිට පරිලෝකනය කිරීම සඳහා ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භයක් භාවිතා කරයි. අනාවරණය කරගත් සංඥා (උදා: ද්විතියික සහ පසුපස විසිරුණු ඉලෙක්ට්‍රෝන) මතුපිට විස්තර හෙළි කරයි.
-
අයදුම්පත්: ද්‍රව්‍ය විද්‍යාව, නැනෝ තාක්ෂණය, ජීව විද්‍යාව සහ අසාර්ථක විශ්ලේෂණය.
(3) පරමාණුක බල අන්වීක්ෂය (AFM)
-
අරමුණ: පරමාණුක හෝ නැනෝමීටර විභේදනයකින් රූප මතුපිට.
-
මූලධර්මය: තියුණු පරීක්ෂණයක් නිරන්තර අන්තර්ක්‍රියා බලය පවත්වා ගනිමින් මතුපිට පරිලෝකනය කරයි; සිරස් විස්ථාපන ත්‍රිමාණ භූ විෂමතාවයක් ජනනය කරයි.
-
අයදුම්පත්: නැනෝ ව්‍යුහ පර්යේෂණ, මතුපිට රළුබව මැනීම, ජෛව අණුක අධ්‍යයනයන්.
පළ කළ කාලය: 2025 ජූනි-25