செயல்முறைகளை ஒருங்கிணைத்தல்-1 (Process Integaration -1)

இதுவரை ஐ.சி. தயாரிப்பிற்கு லித்தோகிராபி, பி.வி.டி. சி.வி.டி. போன்ற படிய வைக்கும் முறைகள், உலர் நிலை அரித்தல், திரவ நிலை அரித்தல், சி.எம்பி. போன்ற பொருளை நீக்கும் முறைகள், அயனி பதித்தல் ஆகியவற்றின் விவரங்களைப் பார்த்தோம். எல்லாக் கருவிகளின் திறன்களுக்கும்(capability) ஒரு எல்லை/வரம்பு (லிமிட்/ limit) உண்டு. ஒரு வேஃபரை ஒவ்வொரு கருவிக்குள்ளும் ஒன்றன்பின் ஒன்றாகச் செலுத்தி பல ரசாயன மாற்றங்களுக்கு உட்படுத்தும் பொழுது பல சிக்கல்கள் வர வாய்ப்பு உண்டு. அவற்றைப் புரிந்துகொண்டு, இந்த முறைகளை சரியாக வரிசைப்படுத்தி (sequence) செயல்படுத்த வேண்டும். இதை ஒரு உதாரணத்தின் மூலம் காண்போம்.

இப்போது டிரான்ஸிஸ்டர் செய்து அதன்மேல் மின் கம்பிகள் ஒரு தளத்தில் அமைத்து இருப்பதாக வைத்துக்கொள்வோம் (படம் 8.1).

அதன் மேல் இன்னோரு தளத்தில் மின் கம்பிகளை இணைக்க வேண்டும் (அடுத்த படம் 8.2ல் இருப்பது போல).
இதில் என்ன சிக்கல் வரக்கூடும் என்பதைப்பார்க்கலாம்.

முதல் படத்தில் இருக்கும் வேஃபர் மீது கண்ணாடியை சி.வி.டி. (CVD) முறையில் படிய வைக்க வேண்டும். எல்லா இடங்களிலும் 1000 நே.மீ. (1 மைக்ரான்) படிய வைக்க முயன்றால், சில இடங்களில் 1100 நே.மீ.ம், சில இடங்களில் 900 நே.மீ.ம் படியலாம் (கீழே இருக்கும் 8.3 படம்).


அதன் மேல், போட்டோ ரெசிஸ்டு படிய வைத்து, லித்தோ முறையில் மாஸ்க்கை வைத்து சரியான இடத்தில் வெளிச்சம் விழும்படி செய்ய வேண்டும். அதைத்தொடர்ந்து வேஃபரைக் கழுவி (develop டெவலப் செய்து) உலர் நிலை அரித்தலில் ஆக்சைடை நீக்க வேண்டும். இவ்வாறு துளையை சரியாக அமைத்தால், படம் 8.4இல் உள்ளது போல சரியாக வரும்.


மாஸ்க் வைக்கும் பொழுது சரியாக வைக்காவிட்டால், துளைகள் தவறான இடத்தில் வந்து விடும் (படம் 8.5 இல் இருப்பது போல).

இவ்வாறு இடம் பிசகி போவதை ஆங்கிலத்தில் mis-alignment (மிஸ் அலைன்மென்ட்) என்று சொல்வார்கள். இதனால் மின் இணைப்பு அறுந்து ஐ.சி. வேலை செய்யாது போய்விடும்.


மாஸ்க்கை சரியாக வைத்து இருந்தாலும், கண்ணாடியை அரிக்கும்பொழுது போதுமான அளவு அரிக்கவில்லை (under etch) என்றால், மேலே வரும் தாமிரத்திற்கும், கீழே இருக்கும் தாமிரத்திற்கும் மின் இணைப்பு இருக்காது (படம் 8.6 போல).


அதே சமயம் அதிக அளவில் அரித்து விட்டால் ( over etch) கீழே இருக்கும் தாமிரக் கம்பி சேதமாகி விடும் (படம் 8.7).


அதன்மேல் தாமிரம் படிய வைத்தாலும், சரியாக ஒட்டாது.

இது தவிர நாம் படிய வைத்தலில் இருக்கும் குறையையும் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். படிய வைக்கும்பொழுது சில இடங்களில் 900 நே.மி.உம் சில இடங்களில் 1100 நே.மி.உம் படிந்து இருக்கும் என்பதைப்பார்த்தோம். அரித்தலிலும் எல்லா இடத்திலும் ஒரே சமச்சீராக துளை வரும் என்று எதிர்பார்க்க முடியாது. அதனால் ஒரே வேஃபரில் சில இடங்களில் குறைந்த அரித்தலும் சில இடங்களில் அதிக அரித்தலும் நடந்து இருக்கலாம். இந்த சூழ்நிலையில் நாம் அரிக்கும் நேரத்தை (etching time) குறைத்தாலும் சிக்கல், அதிகரித்தாலும் சிக்கல். எப்படியும் ஐ.சி. வேலை செய்யாது.

இதற்கு தீர்வு காண கீழ்க்கண்ட முறை கையாளப்படுகிறது. முதலில் கண்ணாடியை படியவைக்கும் முன்னால், சிலிக்கன் நைட்ரைடு என்ற மிகக் கடினமான பொருள் சி.வி.டி. முறையில் சுமார் 10 நே.மீ. அளவு படிய வைக்கப்படும். அதுவும் எல்லா இடங்களிலும் ஒரே சமச்சீராக 10 நே.மீ. தான் படியும் என்று சொல்ல முடியாது. சில இடங்களில் 9 நே.மீ. அள்வும் சில இடங்களில் 11 நே.மீ. அளவும் படியலாம். (படம் 8.8)



இந்த சிலிக்கன் நைட்ரைடு மேல் 1 மைக்ரான் (1000 நே.மீ.) கண்ணாடி படிய வைக்கப்படும் (அதாவது 900 நே.மீ. முதல் 1100 நே.மீ. வரை தடிமனில்). இப்போது எல்லா இடங்களிலும் 1100 நே.மீ. அளவு கண்ணாடியை அரிக்கும்படி உலர் நிலை அரித்தலை செயல்படுத்தலாம். எந்த இடத்தில் எல்லாம் 1100 நே.மீ. அளவுக்கு குறைவாக கண்ணாடி இருக்கின்றதோ அங்கெல்லாம் கண்ணாடி அரிக்கப்பட்ட பிறகு, சிலிக்கன் நைட்ரைடுக்கு ஒன்றும் ஆகாது. இது கடினமான பொருள் மட்டுமன்றி, பெரும்பாலான ரசாயனங்களுடன் வினைபுரியாது. (வரைபடம் 8.8)

.பின்னர், ‘மெட்டல் லைனுக்கு’ (மின் கடத்தும் கம்பிக்கு) தேவையான அளவு ‘பள்ளத்தையும்’ (trench), லித்தோ மற்றும் உலர் அரித்தல் முறையைப் பின்பற்றி சரியான இடத்தில் உருவாக்க வேண்டும். அடுத்து சிலிக்கன் நைட்ரைடை வேறு ஒரு ரசாயனப்பொருள் கொண்டு அரித்து எடுக்கலாம் (படம் 8.9).



அப்போது எல்லா இடங்களிலும் 11 நே.மீ. அரிக்கும்படி செயல்படுத்தலாம். சில இடங்களில் 9 நே.மீ. மட்டும் சிலிக்கன் நைட்ரைடு இருக்கும் என்பதைப்பார்த்தோம். அந்த இடங்களில் ஒரிரு நே.மீ. தாமிரமும் அரிக்கப்படும். அதனால் பெரிய அளவு சேதம் இல்லை. சிலிக்கன் நைட்ரைடு இல்லாமல் வெறும் கண்ணாடியை வைத்தே (படம் 8.4ஐப் போல) ஐ.சி. செய்தால், தாமிரக்கம்பியில் 50 அல்லது 100 நே.மீ. இழப்பு ஏற்படலாம். அவ்வளவு இழப்பு நேர்ந்தால் ஐ.சி. வேலை செய்யாது.

ஐ.சி. வேலை செய்வதில் சிலிக்கன் நைட்ரைடுக்கு எந்தப்பங்கும் இல்லை என்பதை கவனிக்கவும். தாமிரக் கம்பி மின் கடத்தியாகப் பயன்படுகிறது. கண்ணாடி மின் கடத்தாப்பொருளாகப் பயன்படுகிறது. சிலிக்கன் நைட்ரைடும் ஒரு மின் கடத்தாப்பொருள்தான். ஐ.சி.க்கு இரண்டு விதமான மின் கடத்தாப்பொருள் தேவையில்லை. கண்ணாடி ஒன்றே போதும். ஆனால் படிய வைத்தல், லித்தோ, உலர் நிலை அரித்தல் ஆகிய முறைகளை ஒன்றன்பின் ஒன்றாக சேர்க்கும்பொழுது வரும் சிக்கல்களைத் தவிர்க்க சிலிக்கன் நைட்ரைடு படிய வைத்தல், பின்னர் சிலிக்கன் நைட்ரைடை நீக்குதல் ஆகிய இரண்டு படிகளை அதிகமாக செய்ய வேண்டி இருக்கின்றது.

(அடுத்த பதிவில் தொடரும்).