CVD آپریشنز میں پلازما کے عمل

1. چیمبر کی صفائی

کیمیائی بخارات جمع کرنے (CVD) کے عمل کے دوران، جمع نہ صرف ویفر کی سطح پر بلکہ عمل کے چیمبر اور اس کی دیواروں کے اندر موجود اجزاء پر بھی بنتے ہیں۔ پرزوں پر جمع فلموں کو مستقل طور پر عمل کے حالات کو برقرار رکھنے اور ویفرز کے ذرات کی آلودگی کو روکنے کے لیے ہٹایا جانا چاہیے۔ زیادہ تر CVD چیمبر صفائی کے لیے فلورین پر مبنی کیمیائی رد عمل والی گیسوں کو استعمال کرتے ہیں۔

سلیکون آکسائیڈ CVD چیمبرز میں، پلازما کی صفائی میں عام طور پر فلورو کاربن گیسیں شامل ہوتی ہیں جیسے CF4، C2F6، اور C3F8، جو پلازما میں گل جاتی ہیں، فلورین ریڈیکلز کو جاری کرتی ہیں۔ کیمیائی رد عمل کی نمائندگی اس طرح کی جاتی ہے:

·e- + CF4 -> CF3 + F + e-

· e- + C2F6 -> C2F5 + F + e-

فلورین ایٹم، سب سے زیادہ رد عمل کرنے والے ریڈیکلز میں سے ہونے کی وجہ سے، سیلیکون آکسائیڈ کے ساتھ تیزی سے رد عمل ظاہر کرتے ہوئے گیسی SiF4 بناتے ہیں، جسے چیمبر سے آسانی سے نکالا جا سکتا ہے:

·F + SiO2 -> SiF4 + O2 + دیگر غیر مستحکم ضمنی مصنوعات

ٹنگسٹن CVD چیمبر عام طور پر SF6 اور NF3 کو فلورین کے ذرائع کے طور پر استعمال کرتے ہیں۔ فلورین ریڈیکلز ٹنگسٹن کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتے ہوئے غیر مستحکم ٹنگسٹن ہیکسافلوورائیڈ (WF6) پیدا کرتے ہیں، جسے ویکیوم پمپ کے ذریعے چیمبر سے نکالا جا سکتا ہے۔ پلازما چیمبر کی صفائی خود بخود پلازما میں فلورین کے اخراج کی خصوصیات کی نگرانی کرکے، چیمبر کی ضرورت سے زیادہ صفائی سے گریز کرکے ختم کی جاسکتی ہے۔ ان پہلوؤں پر مزید تفصیل سے بات کی جائے گی۔

2. خلا کو پُر کرنا

جب دھات کی لکیروں کے درمیان فاصلہ 4:1 کے پہلو تناسب کے ساتھ 0.25 µm تک کم ہو جاتا ہے، تو CVD جمع کرنے کی زیادہ تر تکنیکیں خالی جگہوں کے بغیر خلا کو پُر کرنے کے لیے جدوجہد کرتی ہیں۔ ہائی ڈینسٹی پلازما CVD (HDP-CVD) خالی جگہ بنائے بغیر اس طرح کے تنگ خلا کو پُر کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے (نیچے دی گئی تصویر دیکھیں)۔ HDP-CVD عمل کو بعد میں بیان کیا جائے گا۔

3. پلازما اینچنگ

گیلی اینچنگ کے مقابلے میں، پلازما اینچنگ فوائد پیش کرتی ہے جیسے اینیسوٹروپک ایچ پروفائلز، خودکار اختتامی نقطہ کا پتہ لگانے، اور کم کیمیائی کھپت کے ساتھ، مناسب اعلی اینچ ریٹ، اچھی سلیکٹیوٹی، اور یکسانیت۔

4. Etch پروفائلز کا کنٹرول

سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں پلازما اینچنگ کے وسیع ہونے سے پہلے، زیادہ تر ویفر فیب پیٹرن کی منتقلی کے لیے گیلے کیمیکل اینچنگ کا استعمال کرتے تھے۔ تاہم، گیلی اینچنگ ایک آئسوٹروپک عمل ہے (ہر سمت میں ایک ہی شرح سے اینچنگ)۔ جب خصوصیت کا سائز 3 µm سے نیچے سکڑ جاتا ہے، تو آئسوٹروپک اینچنگ کے نتیجے میں انڈر کٹنگ ہوتی ہے، گیلی اینچنگ کا اطلاق محدود ہوتا ہے۔

پلازما کے عمل میں، آئن مسلسل ویفر کی سطح پر بمباری کرتے ہیں۔ چاہے جالی کو پہنچنے والے نقصان کے میکانزم کے ذریعے ہو یا سائیڈ وال پاسیویشن میکانزم کے ذریعے، پلازما اینچنگ انیسوٹروپک ایچ پروفائلز کو حاصل کر سکتی ہے۔ اینچنگ کے عمل کے دوران دباؤ کو کم کرنے سے، آئنوں کے اوسط آزاد راستے کو بڑھایا جا سکتا ہے، اس طرح بہتر پروفائل کنٹرول کے لیے آئن کے تصادم کو کم کیا جا سکتا ہے۔

5. Etch کی شرح اور سلیکٹیوٹی

پلازما میں آئن کی بمباری سطح کے ایٹموں کے کیمیائی بندھن کو توڑنے میں مدد کرتی ہے، جس سے انہیں پلازما سے پیدا ہونے والے ریڈیکلز کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ جسمانی اور کیمیائی علاج کا یہ امتزاج اینچنگ کے کیمیائی رد عمل کی شرح کو نمایاں طور پر بڑھاتا ہے۔ اینچ ریٹ اور سلیکٹیوٹی عمل کی ضروریات سے طے کی جاتی ہے۔ چونکہ آئن بمباری اور ریڈیکل دونوں ہی اینچنگ میں اہم کردار ادا کرتے ہیں، اور آر ایف پاور آئن بمباری اور ریڈیکلز کو کنٹرول کر سکتی ہے، اس لیے آر ایف پاور اینچ کی شرح کو کنٹرول کرنے کے لیے ایک کلیدی پیرامیٹر بن جاتی ہے۔ RF کی طاقت میں اضافہ اینچ کی شرح کو نمایاں طور پر بڑھا سکتا ہے، جس پر مزید تفصیل سے بات کی جائے گی، جس سے سلیکٹیوٹی بھی متاثر ہوتی ہے۔

6. اختتامی نقطہ کا پتہ لگانا

پلازما کے بغیر، اینچ اینڈ پوائنٹ کا تعین وقت یا آپریٹر کے بصری معائنہ سے ہونا چاہیے۔ پلازما کے عمل میں، جوں جوں اینچنگ کا عمل سطحی مواد کے ذریعے ہوتا ہے تاکہ انڈرلینگ (اینڈ پوائنٹ) مواد کی اینچنگ شروع ہو، اینچ بائی پروڈکٹس میں تبدیلی کی وجہ سے پلازما کی کیمیائی ساخت بدل جاتی ہے، جو اخراج کے رنگ میں تبدیلی سے ظاہر ہوتی ہے۔ آپٹیکل سینسر کے ساتھ اخراج کے رنگ میں تبدیلی کی نگرانی کرکے، اینچ اینڈ پوائنٹ کو خود بخود پروسیس کیا جا سکتا ہے۔ آئی سی کی پیداوار میں، یہ ایک انتہائی قیمتی ٹول ہے۔**