पिछले लेख में, हमने फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया की शुरुआत की थी, जो फोटोरेसिस्ट से लेपित वेफर की सतह पर डिज़ाइन किए गए सर्किट पैटर्न को प्रोजेक्ट करने के लिए एक फोटोमास्क का उपयोग करता है। अगला कदम अवांछित सामग्री को हटाने और केवल वांछित पैटर्न को बनाए रखने के लिए वेफर पर नक़्क़ाशी प्रक्रिया करना है।

नक़्क़ाशी: अपने आप में एक कला का रूप

जब आप कला कक्षाओं में थे, तो आपने "प्रिंट" बनाया होगा, जो लकड़ी, धातु या पत्थर की सतह पर आकृतियाँ बनाकर, फिर स्याही या पेंट लगाकर और कागज या कपड़े पर दबाकर बनाई गई एक प्रकार की कलाकृति है। सेमीकंडक्टर नक़्क़ाशी प्रक्रिया इस प्रिंटमेकिंग तकनीक के समान सिद्धांतों को साझा करती है।

प्रिंटमेकिंग में, एक धातु की प्लेट पर एक संक्षारक सामग्री लगाई जाती है, और तेज उपकरणों का उपयोग करके वांछित डिज़ाइन को प्लेट में उकेरा जाता है। फिर प्लेट को नाइट्रिक एसिड जैसे संक्षारक पदार्थों में डुबोया जाता है, और वांछित पैटर्न बनाने के लिए संक्षारण की डिग्री को नियंत्रित किया जाता है।

इसी तरह, सेमीकंडक्टर निर्माण में, नक़्क़ाशी प्रक्रिया अवांछित सामग्रियों को चुनिंदा रूप से हटाने के लिए तरल या गैस वगैरह का उपयोग करती है जब तक कि वांछित सर्किट पैटर्न वेफर की सतह पर नहीं रह जाते। वेफर पर सर्किट पैटर्न बनाने के लिए फोटोरेसिस्ट के बिना क्षेत्रों में सामग्री को एटचेंट द्वारा हटा दिया जाता है। नक़्क़ाशी प्रक्रिया पूरी होने के बाद, फोटोरेसिस्ट को हटा दिया जाता है। इन चरणों को विभिन्न परतों पर कई बार दोहराया जाना चाहिए।

नक़्क़ाशी प्रक्रिया में प्रयुक्त सूखी नक़्क़ाशी को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: सूखी नक़्क़ाशी और गीली नक़्क़ाशी, प्रयुक्त सामग्री पर निर्भर करता है। सूखी नक़्क़ाशी प्रतिक्रियाशील गैसों और आयनों का उपयोग करके अवांछित सामग्रियों को चुनिंदा रूप से हटा देती है, जबकि गीली नक़्क़ाशी रासायनिक समाधानों का उपयोग करती है।

गीली नक़्क़ाशी की तुलना में, सूखी नक़्क़ाशी की लागत अधिक होती है और यह अधिक जटिल होती है। हालाँकि, नैनोस्केल सेमीकंडक्टर प्रौद्योगिकी की प्रगति के साथ, सर्किट अधिक जटिल होते जा रहे हैं। इसलिए, सूखी नक़्क़ाशी अधिक व्यापक रूप से लागू होती है और इसकी उपज अधिक होती है (तैयार उत्पादों के प्रतिशत के संदर्भ में)।

सूखी नक़्क़ाशी, जिसे प्लाज़्मा नक़्क़ाशी के रूप में भी जाना जाता है, का उपयोग अनावश्यक सब्सट्रेट सामग्री को हटाने के लिए किया जाता है।
वायुमंडलीय दबाव से कम दबाव पर निर्वात कक्ष में गैस इंजेक्ट करके और फिर विद्युत ऊर्जा प्रदान करके प्लाज्मा उत्पन्न किया जाता है। प्लाज्मा पदार्थ की एक अवस्था है (ठोस, तरल और गैसों के समान) जो बड़ी संख्या में मुक्त इलेक्ट्रॉनों, आयनों और तटस्थ कणों या आयनित गैसों से बनी होती है। जब कोई पदार्थ आयनित होता है, तो इसका मतलब है कि न्यूट्रॉन या अणुओं ने इलेक्ट्रॉनों को खोने या प्राप्त करने से अपनी चार्ज स्थिति बदल दी है।

जब विद्युत ऊर्जा द्वारा उत्पन्न पर्याप्त रूप से मजबूत चुंबकीय क्षेत्र को गैस पर लागू किया जाता है, जिससे गैस के अणु टकराते हैं और आयनित होते हैं, तो एक प्लाज्मा बनता है। दूसरे शब्दों में, मुक्त इलेक्ट्रॉनों को चुंबकीय क्षेत्र द्वारा त्वरित किया जाता है, और बाद के उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन न्यूट्रॉन या अणुओं से टकराते हैं, उन्हें आयनित करते हैं।

यह आयनीकरण झरना, जिसे हिमस्खलन प्रभाव के रूप में जाना जाता है, आयनों की संख्या में तेजी से वृद्धि की ओर जाता है। इसे हम "प्लाज्मा अवस्था" कहते हैं। मुक्त कण परमाणु इस प्लाज्मा अवस्था से अलग हो जाते हैं और वेफर सतह से दूर वाष्पित हो जाते हैं, जिससे सतह सामग्री हट जाती है जो पहले फोटोरेसिस्ट कोटिंग द्वारा असुरक्षित थी।

सूखी नक़्क़ाशी प्रक्रिया में ध्यान देने योग्य कई बिंदु हैं।

सबसे पहले, एकरूपता. एकरूपता संपूर्ण वेफर सतह पर नक़्क़ाशी दर की स्थिरता को इंगित करती है। यदि वेफर के विभिन्न क्षेत्रों में नक़्क़ाशी दर असंगत है, तो नक़्क़ाशी की गहराई अलग-अलग होगी, जिससे चिप विफलता हो सकती है।

दूसरा, खोदने की दर. यह एक निश्चित समय में हटाई गई सतह सामग्री की मात्रा को संदर्भित करता है। नक़्क़ाशी दर प्रतिक्रियाशील परमाणुओं और आयनों की संख्या के साथ-साथ आयनों द्वारा ली गई ऊर्जा के आधार पर भिन्न हो सकती है जो सतह प्रतिक्रियाओं का कारण बनती है। दूसरे शब्दों में, हमें समग्र उपज में सुधार के लिए इन कारकों को सख्ती से नियंत्रित करने की आवश्यकता है।

इसके अलावा, चयनात्मकता (लक्ष्य सामग्री की नक़्क़ाशी दर का अन्य सामग्रियों की नक़्क़ाशी दर का अनुपात) और नक़्क़ाशी प्रोफ़ाइल को भी सूखी नक़्क़ाशी में महत्वपूर्ण कारक माना जाता है।

अब आपको सेमीकंडक्टर सर्किट पैटर्न के निर्माण के लिए नक़्क़ाशी प्रक्रिया की बेहतर समझ हो गई है। अर्धचालक एकीकृत सर्किट प्रौद्योगिकी का प्रतीक हैं, जो सिलिकॉन सब्सट्रेट पर वांछित सामग्रियों के बार-बार जमाव, सुरक्षात्मक परतों के अनुप्रयोग और अनावश्यक भागों की चयनात्मक नक़्क़ाशी के माध्यम से निर्मित होते हैं। पूरी प्रक्रिया सुरक्षा को ध्यान में रखकर डिज़ाइन किए गए उपकरणों में की जाती है।

अगले लेख में, हम जमाव और आयन आरोपण प्रक्रियाओं का परिचय देंगे, जो इन तकनीकों के माध्यम से वेफर्स को विद्युत गुण प्रदान करते हैं।