چپ بنانے کے عمل کی مکمل وضاحت (1/2): ویفر سے لے کر پیکیجنگ اور ٹیسٹنگ تک

ہر سیمی کنڈکٹر پروڈکٹ کی تیاری میں سینکڑوں عمل درکار ہوتے ہیں، اور پورے مینوفیکچرنگ کے عمل کو آٹھ مراحل میں تقسیم کیا جاتا ہے:ویفر پروسیسنگ - آکسیکرن - فوٹو لیتھوگرافی - اینچنگ - پتلی فلم جمع - باہمی ربط - ٹیسٹنگ - پیکجنگ.

مرحلہ 1:ویفر پروسیسنگ

تمام سیمی کنڈکٹر عمل ریت کے ایک دانے سے شروع ہوتے ہیں! کیونکہ ریت میں موجود سلکان ویفرز بنانے کے لیے درکار خام مال ہے۔ ویفرز گول سلائسس ہیں جو سلیکون (Si) یا گیلیم آرسنائیڈ (GaAs) سے بنے سنگل کرسٹل سلنڈر سے کاٹے جاتے ہیں۔ اعلیٰ پاکیزگی والے سلکان مواد کو نکالنے کے لیے، سلیکا ریت، 95% تک سلکان ڈائی آکسائیڈ مواد کے ساتھ ایک خاص مواد کی ضرورت ہوتی ہے، جو ویفرز بنانے کے لیے اہم خام مال بھی ہے۔ ویفر پروسیسنگ مندرجہ بالا ویفرز بنانے کا عمل ہے۔

پنڈ کاسٹنگ

سب سے پہلے، اس میں کاربن مونو آکسائیڈ اور سلکان کو الگ کرنے کے لیے ریت کو گرم کرنے کی ضرورت ہے، اور یہ عمل اس وقت تک دہرایا جاتا ہے جب تک کہ الٹرا ہائی پیوریٹی الیکٹرانک گریڈ سلکان (EG-Si) حاصل نہ ہوجائے۔ اعلی پاکیزگی والا سلکان مائع میں پگھلتا ہے اور پھر ایک واحد کرسٹل ٹھوس شکل میں مضبوط ہوتا ہے، جسے "انگوٹ" کہا جاتا ہے، جو سیمی کنڈکٹر کی تیاری میں پہلا قدم ہے۔

سلیکون انگوٹس (سلیکون ستون) کی تیاری کی درستگی بہت زیادہ ہے، نینو میٹر کی سطح تک پہنچتی ہے، اور بڑے پیمانے پر استعمال ہونے والا مینوفیکچرنگ طریقہ Czochralski طریقہ ہے۔

پنڈ کاٹنا

پچھلا مرحلہ مکمل ہونے کے بعد، پنڈ کے دونوں سروں کو ہیرے کی آری سے کاٹنا اور پھر اسے ایک خاص موٹائی کے پتلے ٹکڑوں میں کاٹنا ضروری ہے۔ پنڈ کے ٹکڑے کا قطر ویفر کے سائز کا تعین کرتا ہے۔ بڑے اور پتلے ویفرز کو زیادہ قابل استعمال یونٹوں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، جس سے پیداواری لاگت کو کم کرنے میں مدد ملتی ہے۔ سلیکون انگوٹ کو کاٹنے کے بعد، بعد کے مراحل میں پروسیسنگ کی سمت کو معیار کے طور پر ترتیب دینے کے لیے سلائسوں پر "فلیٹ ایریا" یا "ڈینٹ" کے نشانات شامل کرنا ضروری ہے۔

ویفر سطح پالش

مندرجہ بالا کاٹنے کے عمل کے ذریعے حاصل کردہ سلائسوں کو "ننگے ویفرز" کہا جاتا ہے، یعنی بغیر پروسیس شدہ "را ویفرز"۔ ننگے ویفر کی سطح ناہموار ہے اور اس پر سرکٹ پیٹرن کو براہ راست پرنٹ نہیں کیا جاسکتا۔ اس لیے ضروری ہے کہ پہلے پیسنے اور کیمیائی اینچنگ کے عمل کے ذریعے سطح کے نقائص کو دور کیا جائے، پھر ہموار سطح بنانے کے لیے پالش کریں، اور پھر صاف سطح کے ساتھ تیار ویفر حاصل کرنے کے لیے صفائی کے ذریعے بقایا آلودگیوں کو ہٹا دیں۔

مرحلہ 2: آکسیکرن

آکسیکرن عمل کا کردار ویفر کی سطح پر حفاظتی فلم بنانا ہے۔ یہ ویفر کو کیمیائی نجاستوں سے بچاتا ہے، سرکٹ میں داخل ہونے سے رساو کو روکتا ہے، آئن امپلانٹیشن کے دوران پھیلاؤ کو روکتا ہے، اور اینچنگ کے دوران ویفر کو پھسلنے سے روکتا ہے۔

آکسیکرن عمل کا پہلا مرحلہ نجاستوں اور آلودگیوں کو دور کرنا ہے۔ اسے نامیاتی مادے، دھات کی نجاست کو دور کرنے اور بقایا پانی کو بخارات سے نکالنے کے لیے چار مراحل کی ضرورت ہوتی ہے۔ صفائی کے بعد، ویفر کو 800 سے 1200 ڈگری سیلسیس کے اعلی درجہ حرارت والے ماحول میں رکھا جا سکتا ہے، اور ویفر کی سطح پر آکسیجن یا بھاپ کے بہاؤ سے ایک سلکان ڈائی آکسائیڈ (یعنی "آکسائیڈ") کی تہہ بنتی ہے۔ آکسیجن آکسائیڈ کی تہہ کے ذریعے پھیلتی ہے اور سلکان کے ساتھ رد عمل ظاہر کر کے مختلف موٹائی کی آکسائیڈ پرت بناتی ہے، اور آکسیڈیشن مکمل ہونے کے بعد اس کی موٹائی کی پیمائش کی جا سکتی ہے۔

خشک آکسیکرن اور گیلے آکسیکرن آکسیکرن رد عمل میں مختلف آکسیڈینٹ پر منحصر ہے، تھرمل آکسیکرن عمل کو خشک آکسیکرن اور گیلے آکسیکرن میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ سابقہ ​​ایک سلکان ڈائی آکسائیڈ کی تہہ پیدا کرنے کے لیے خالص آکسیجن کا استعمال کرتا ہے، جو سست ہے لیکن آکسائیڈ کی تہہ پتلی اور گھنی ہے۔ مؤخر الذکر کو آکسیجن اور انتہائی گھلنشیل پانی کے بخارات دونوں کی ضرورت ہوتی ہے، جس کی خصوصیت تیزی سے ترقی کی شرح سے ہوتی ہے لیکن کم کثافت کے ساتھ نسبتاً موٹی حفاظتی تہہ ہوتی ہے۔

آکسیڈینٹ کے علاوہ، دیگر متغیرات بھی ہیں جو سلکان ڈائی آکسائیڈ پرت کی موٹائی کو متاثر کرتے ہیں۔ سب سے پہلے، ویفر کا ڈھانچہ، اس کی سطح کے نقائص اور اندرونی ڈوپنگ کا ارتکاز آکسائیڈ پرت کی پیداوار کی شرح کو متاثر کرے گا۔ اس کے علاوہ، آکسیڈیشن کے آلات سے جتنا زیادہ دباؤ اور درجہ حرارت پیدا ہوگا، اتنی ہی تیزی سے آکسائیڈ کی تہہ پیدا ہوگی۔ آکسیکرن کے عمل کے دوران، یونٹ میں ویفر کی پوزیشن کے مطابق ایک ڈمی شیٹ کا استعمال بھی ضروری ہے تاکہ ویفر کی حفاظت کی جاسکے اور آکسیکرن ڈگری میں فرق کو کم کیا جاسکے۔

مرحلہ 3: فوٹو لیتھوگرافی

فوٹو لیتھوگرافی سرکٹ پیٹرن کو روشنی کے ذریعے ویفر پر "پرنٹ" کرنا ہے۔ ہم اسے ویفر کی سطح پر سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کے لیے درکار ہوائی جہاز کا نقشہ کھینچنے کے طور پر سمجھ سکتے ہیں۔ سرکٹ پیٹرن کی نفاست جتنی زیادہ ہوگی، تیار شدہ چپ کا انضمام اتنا ہی زیادہ ہوگا، جسے فوٹو لیتھوگرافی کی جدید ٹیکنالوجی کے ذریعے حاصل کیا جانا چاہیے۔ خاص طور پر، فوٹو لیتھوگرافی کو تین مراحل میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: فوٹو ریزسٹ کوٹنگ، نمائش اور ترقی۔

کوٹنگ

ویفر پر سرکٹ بنانے کا پہلا مرحلہ آکسائڈ کی تہہ پر فوٹو ریزسٹ کوٹ کرنا ہے۔ Photoresist اس کی کیمیائی خصوصیات کو تبدیل کرکے ویفر کو "فوٹو پیپر" بناتا ہے۔ ویفر کی سطح پر فوٹو ریزسٹ پرت جتنی پتلی ہوگی، کوٹنگ اتنی ہی یکساں ہوگی، اور پیٹرن اتنا ہی بہتر ہوگا جسے پرنٹ کیا جاسکتا ہے۔ یہ قدم "اسپن کوٹنگ" کے طریقے سے کیا جا سکتا ہے۔ روشنی (بالائے بنفشی) رد عمل کے فرق کے مطابق، فوٹو ریزٹس کو دو اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: مثبت اور منفی۔ سابقہ ​​روشنی کے سامنے آنے کے بعد گل جائے گا اور غائب ہو جائے گا، جس سے بے نقاب علاقے کا نمونہ باقی رہ جائے گا، جبکہ مؤخر الذکر روشنی کے سامنے آنے کے بعد پولیمرائز ہو جائے گا اور بے نقاب حصے کا نمونہ ظاہر کر دے گا۔

ایکسپوژر

فوٹو ریزسٹ فلم کو ویفر پر ڈھانپنے کے بعد، روشنی کی نمائش کو کنٹرول کرکے سرکٹ پرنٹنگ مکمل کی جاسکتی ہے۔ اس عمل کو "نمائش" کہا جاتا ہے۔ ہم انتخابی طور پر نمائش کے آلات سے روشنی کو منتقل کر سکتے ہیں۔ جب روشنی سرکٹ پیٹرن پر مشتمل ماسک سے گزرتی ہے، تو سرکٹ کو نیچے فوٹو ریزسٹ فلم کے ساتھ لیپت ویفر پر پرنٹ کیا جاسکتا ہے۔

نمائش کے عمل کے دوران، پرنٹ شدہ پیٹرن جتنا باریک ہوگا، فائنل چپ اتنے ہی زیادہ اجزاء کو ایڈجسٹ کر سکتی ہے، جو پیداوار کی کارکردگی کو بہتر بنانے اور ہر جزو کی لاگت کو کم کرنے میں مدد کرتا ہے۔ اس میدان میں، نئی ٹیکنالوجی جو اس وقت بہت زیادہ توجہ مبذول کر رہی ہے وہ EUV لتھوگرافی ہے۔ لام ریسرچ گروپ نے مشترکہ طور پر اسٹریٹجک پارٹنرز ASML اور imec کے ساتھ ایک نئی ڈرائی فلم فوٹو ریزسٹ ٹیکنالوجی تیار کی ہے۔ یہ ٹیکنالوجی ریزولوشن (فائن ٹیوننگ سرکٹ کی چوڑائی میں ایک اہم عنصر) کو بہتر بنا کر EUV لتھوگرافی کی نمائش کے عمل کی پیداواری صلاحیت اور پیداوار کو بہت بہتر بنا سکتی ہے۔

ترقی

نمائش کے بعد کا مرحلہ ڈویلپر کو ویفر پر اسپرے کرنا ہے، اس کا مقصد پیٹرن کے بے نقاب علاقے میں فوٹو ریزسٹ کو ہٹانا ہے، تاکہ پرنٹ شدہ سرکٹ پیٹرن کو ظاہر کیا جاسکے۔ ترقی مکمل ہونے کے بعد، سرکٹ ڈایاگرام کے معیار کو یقینی بنانے کے لیے اسے مختلف پیمائشی آلات اور آپٹیکل خوردبینوں سے چیک کرنے کی ضرورت ہے۔

مرحلہ 4: اینچنگ

ویفر پر سرکٹ ڈایاگرام کی فوٹو لیتھوگرافی مکمل ہونے کے بعد، کسی بھی اضافی آکسائیڈ فلم کو ہٹانے اور صرف سیمی کنڈکٹر سرکٹ ڈایاگرام کو چھوڑنے کے لیے اینچنگ کا عمل استعمال کیا جاتا ہے۔ ایسا کرنے کے لیے، منتخب اضافی حصوں کو ہٹانے کے لیے مائع، گیس یا پلازما استعمال کیا جاتا ہے۔ اینچنگ کے دو اہم طریقے ہیں، استعمال کیے جانے والے مادوں پر منحصر ہے: گیلی اینچنگ ایک مخصوص کیمیائی محلول کا استعمال کرتے ہوئے آکسائیڈ فلم کو ہٹانے کے لیے کیمیائی رد عمل کے لیے، اور گیس یا پلازما کا استعمال کرتے ہوئے خشک اینچنگ۔

گیلی اینچنگ

آکسائیڈ فلموں کو ہٹانے کے لیے کیمیائی محلول کا استعمال کرتے ہوئے گیلی اینچنگ میں کم لاگت، تیز اینچنگ کی رفتار اور اعلی پیداواری فوائد ہیں۔ تاہم، گیلی اینچنگ isotropic ہے، یعنی اس کی رفتار کسی بھی سمت میں یکساں ہے۔ اس کی وجہ سے ماسک (یا حساس فلم) مکمل طور پر اینچڈ آکسائیڈ فلم کے ساتھ منسلک نہیں ہوتا ہے، اس لیے انتہائی باریک سرکٹ ڈایاگرام پر کارروائی کرنا مشکل ہے۔

خشک اینچنگ

خشک اینچنگ کو تین مختلف اقسام میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ پہلی کیمیکل اینچنگ ہے، جس میں اینچنگ گیسیں (بنیادی طور پر ہائیڈروجن فلورائیڈ) استعمال ہوتی ہیں۔ گیلی اینچنگ کی طرح، یہ طریقہ isotropic ہے، جس کا مطلب ہے کہ یہ ٹھیک اینچنگ کے لیے موزوں نہیں ہے۔

دوسرا طریقہ فزیکل سپٹرنگ ہے، جو پلازما میں آئنوں کا استعمال کرتا ہے تاکہ اضافی آکسائیڈ پرت کو متاثر اور ہٹایا جا سکے۔ اینیسوٹروپک اینچنگ کے طریقے کے طور پر، اسپٹرنگ ایچنگ کی افقی اور عمودی سمتوں میں مختلف اینچنگ کی شرح ہوتی ہے، اس لیے اس کی نفاست بھی کیمیکل اینچنگ سے بہتر ہے۔ تاہم، اس طریقہ کار کا نقصان یہ ہے کہ اینچنگ کی رفتار سست ہے کیونکہ یہ مکمل طور پر آئن کے تصادم کی وجہ سے ہونے والے جسمانی ردعمل پر منحصر ہے۔

آخری تیسرا طریقہ ری ایکٹیو آئن ایچنگ (RIE) ہے۔ RIE پہلے دو طریقوں کو یکجا کرتا ہے، یعنی، ionization فزیکل ایچنگ کے لیے پلازما کا استعمال کرتے ہوئے، پلازما ایکٹیویشن کے بعد پیدا ہونے والے فری ریڈیکلز کی مدد سے کیمیائی اینچنگ کی جاتی ہے۔ اینچنگ کی رفتار پہلے دو طریقوں سے زیادہ ہونے کے علاوہ، RIE اعلی صحت سے متعلق پیٹرن ایچنگ کو حاصل کرنے کے لیے آئنوں کی انیسوٹروپک خصوصیات کا استعمال کر سکتا ہے۔

آج، خشک اینچنگ بڑے پیمانے پر ٹھیک سیمی کنڈکٹر سرکٹس کی پیداوار کو بہتر بنانے کے لیے استعمال کی گئی ہے۔ مکمل ویفر اینچنگ کی یکسانیت کو برقرار رکھنا اور اینچنگ کی رفتار کو بڑھانا بہت اہم ہے، اور آج کے جدید ترین ڈرائی ایچنگ آلات اعلی کارکردگی کے ساتھ جدید ترین منطق اور میموری چپس کی تیاری میں معاونت کر رہے ہیں۔

VeTek سیمی کنڈکٹر ایک پیشہ ور چینی صنعت کار ہے۔ٹینٹلم کاربائیڈ کوٹنگ, سلیکن کاربائیڈ کوٹنگ, خصوصی گریفائٹ, سلیکن کاربائیڈ سیرامکساوردیگر سیمی کنڈکٹر سیرامکس. VeTek Semiconductor سیمی کنڈکٹر انڈسٹری کے لیے مختلف SiC Wafer مصنوعات کے لیے جدید حل فراہم کرنے کے لیے پرعزم ہے۔

اگر آپ مندرجہ بالا مصنوعات میں دلچسپی رکھتے ہیں، تو براہ مہربانی بلا جھجھک ہم سے براہ راست رابطہ کریں۔  

موب: +86-180 6922 0752

واٹس ایپ: +86 180 6922 0752

ای میل: anny@veteksemi.com