சிலிக்கன் சில்லு பற்றிய புத்தகம்.

இந்தப் பதிவில் ‘சிலிக்கன் சில்லு செய்முறை’ என்ற தலைப்பில் வந்த பதிவுகள் சேர்த்து, புத்தக வடிவில் கிழக்கு பதிப்பகம் வெளியிட்டு இருக்கிறது. புததகம் பற்றிய விவரங்கள்:

தலைப்பு: சிலிக்கன் சில்லு - ஓர் அறிமுகம்
ஆசிரியர்: ராமநாதன்
பக்கங்கள்: 136
விலை : ரூ. 100/-

பெரும்பாலும் பதிவுகளில் இருக்கும் விவரங்கள்தான் இந்தப் புத்தகத்தில் இருக்கின்றது. பதிவில் இருக்கும் கலர் படங்கள், புத்தகத்தில் கறுப்பு வெள்ளையில் இருக்கின்றன. ஆனால், தமிழ் நாட்டில் பலருக்கும் வலைப்பதிவுகளை அதிக நேரம் தொடர்ந்து பார்க்க வாய்ப்பு இல்லாமல் இருக்கிறது. வாய்ப்பு இருக்க்பவர்களுக்குக் கூட நிறைய நேரம் தொடர்ந்து கம்ப்யூட்டரை பார்ப்பதை விட, புத்தகத்தில் படிப்பது, பயணம் செய்யும் போது படிப்பது போன்ற வகையில் புத்தகம் வசதியாக இருக்கலாம்.

இதை வாங்க அணுக வேண்டிய ஆன்லைன் முகவரி இங்கே

பயன் விகிதம் (மகசூல்? Yield)

எந்த ஒரு நிறுவனமும் லாபம் ஈட்டும் வியாபார நோக்கில்தான் தொடங்கி, நடத்தப்படும். இதற்கு விதிவிலக்காக ராணுவத்திற்கு ஏவுகணைகள் தயாரிக்கும் DRDO போன்ற நிறுவனங்கள்அல்லது விண்வெளியில் செயற்கைக்கோள்கள் செலுத்தும் ISRO போன்ற நிறுவனங்களைச் சொல்லலாம். பொதுவாக ஐ.சி.க்களைத் தயார் செய்யும் நிறுவனங்கள், வியாபார நோக்கில் பார்க்கும்பொழுது கருத்தில் கொள்ள வேண்டியவை என்ன என்பதை இங்கு காண்போம்.

200 மி.மீ விட்டமுள்ள ஒரு சிலிக்கன் வேஃபரில் நாம் 1 செ.மீ X 1 செ.மீ. அளவு இருக்கும் சில்லுக்களை தயாரித்தால், ஒரு வேஃபருக்கு சுமார் 300 சில்லுக்கள் வரும். ஆனால், அதில் எல்லா சில்லுக்களும் வேலை செய்யாது. ஏனென்றால், தயாரிப்பில் பல சில்லுக்களில் ஏதேனும் குறை வர வாய்ப்பு உண்டு. பரிசோதனையில் தேர்ந்த சில்லுக்கள் மட்டுமே விற்பனைக்கு செல்லும்.

ஐ.சி. வேலை செய்யாமல் போகும் காரணங்களை, இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கலாம். ஒன்று தூசிகளால் வரும் குறைபாடு (particle defect failure). இரண்டாவது செய்முறையில் வரும் குறைபாடு (process failure).

Clean Room ( க்ளீன் ரூம் or சுத்தமான அல்லது தூய்மையான அறை):
ஐ.சி.களை செய்யும் இடம் மிக மிக தூய்மையானதாக இருக்க வேண்டும். இதை clean room ( க்ளீன் ரூம் அல்லது சுத்தமான அறை) என்று சொல்வார்கள். இந்த க்ளீன் ரூமையும், தரத்திற்கேற்ப class 1 அல்லது class 10 அல்லது class 100 என்று வகைப்படுத்தலாம். ஒரு கன அடியில் அரை மைக்ரானைவிடப் பெரிய தூசி 10 அல்லது குறைவான அளவில் இருந்தால் அது ”க்ளாஸ் 10 க்ளீன் ரூம்” எனப்படும். அதற்கு பதில் ஒரு கன அடியில் அரை மைக்ரானை விடப் பெரிய தூசி 100 அல்லது குறைவான அளவில் இருந்தால் அது ”க்ளாஸ் 100 க்ளீன் ரூம்” எனப்படும்.

நாம் சாதாரணமாக சுத்தமாக இருப்பதாக நினைத்துக் கொண்டு இருக்கும் ஏ.சி. அறைகள் (AC Room) எல்லாம் க்ளாஸ் 1,00,000 (லட்சம்) அல்லது அதைவிட மோசமாக இருக்கும். க்ளாஸ் 10 ரூமை பராமரிப்பது (maintain செய்வது) க்ளாஸ் 100 ரூமை பராமரிப்பதை விட கடினம். இங்கே, சிறிய எண் தான் உயர்ந்தது என்பதைக் கவனிக்கவும்.

இவ்வாறு க்ளீன் ரூமைப் பராமரிக்க, உள்ளிருக்கும் காற்றை இழுத்து, அதிலுள்ள தூசிக்களை ‘வடிகட்டி’ பின்னர் வெளியிருக்கும் காற்றையும் கொஞ்சம் சேர்த்து, மீண்டும் பலமுறை வடிகட்டி (தூசிக்களை நீக்கி) உள்ளே செலுத்த வேண்டும். ஐ.சி. தயாரிப்பில் கருவிகள் இயங்கும் பொழுதும், மனிதர்களிடமிருந்தும் தூசிக்கள் வந்துகொண்டே இருக்கும். அவற்றை சுத்திகரிக்காவிட்டால், அறையில் மிக விரைவில் தூசிகள் சேர்ந்துவிடும். தூசிகளை வடிகட்ட ‘ஹெபா ஃபில்டர்’ (HEPA filter) என்ற வகை வடிகட்டிகள் பயன்படுத்தப்படும். இந்த அறைகளில் தூசிக்களின் அளவுகளைத்தவிர, வெப்பநிலையும் ஈரப்பதமும் கூட நல்ல கட்டுப்பாட்டில் இருக்கும்.

நமது உடலிலிருந்தும் ஆடைகளிலிருந்தும் பல வகையான கண்ணுக்கு தெரியாத தூசுக்கள் எப்பொழுதும் வெளி வந்துகொண்டு இருக்கும். அதனால், ஐ.சி. நிறுவனத்தில் வேலை செய்யும் பொழுது உடல் முழுவதும் சாதாரண உடைக்கு மேல் வேறொரு உடையையும் அணிய வேண்டும். இது விண்வெளி வீரர்கள் உடுத்தும் ஆடை போல இருக்கும். நமது கண்கள் மட்டுமே வெளியில் தெரியும்படி இருக்கும்.




இவ்வாறு இல்லாவிட்டால், இந்த அறைகள் ஒரே நிமிடத்தில் க்ளாஸ் லட்சம் ஆகிவிடும். சுருக்கமாகச் சொன்னால், க்ளாஸ் 10 ரூம் குளோஸ் ஆகிவிடும்! தற்போது உலகில் தலைசிறந்த நிறுவனங்கள் class 1 அறைகளில் ஐ.சி.க்களை தயாரிக்கின்றன.

இப்படி க்ளாஸ் 1 அறைகளிலும் கூட மிகச்சிறிய அளவு தூசிகள் இருக்கத்தான் செய்கின்றன. இவை ஐ.சி. தயாரிப்பில் வேபரின் மேல் விழும்பொழுது சில சமயங்களில் சில்லுக்களை செயலிழக்க செய்கின்றன. உதாரணமாக, கீழிருக்கும் வரைபடத்தைப் பார்க்கவும்.




இங்கு, நாம் ஒரு டிரான்ஸிஸ்டரை வேறு ஒரு டிரான்ஸிஸ்டருடன் இணைக்க டங்க்ஸ்டன் கம்பியை பயன்படுத்துகிறோம். அதற்கு டிரான்ஸிஸ்டருக்கு மேல், கண்ணாடி படிய வைத்து அதில் துளையிட்டு டங்க்ஸ்டனைப் படிய வைத்து பின்னர் சி.எம்.பி. மூலம் தேவையற்ற டங்க்ஸ்டனை நீக்க வேண்டும் என்பதை மூன்றாவது பகுதியில்(chapter) பார்த்தோம். இங்கே, துளையில் டங்க்ஸ்டனை படிய வைக்கும் முன், ஒரு தூசி விழுந்து துளையை அடைத்துக்கொண்டால் என்ன ஆகும்? டிரான்ஸிஸ்டருக்கு இணைப்பு அறுந்துவிடும் (circuit cut ஆகிவிடும்). இதனால் ஐ.சி. வேலை செய்யாது.

இந்த தூசியே, மின்கடத்தும் பொருளால் ஆனால்? அப்போது இணைப்பு அறுபடாது! அதனால், எல்லா தூசிகளும் ஐ.சி.ஐ செயலிழக்க செய்வதில்லை. தூசிகளையும் “பாதிக்கும் தூசி” (killer defect) மற்றும் “பாதிக்காத தூசி” (benign defect) என்று வகைப்படுத்தலாம்.

எப்படி சாதாரண பிஸ்கட் செய்யும் பிரிட்டானியா போன்ற நிறுவனத்திற்கு, இந்தியாவிலேயே பல இடங்களில் ‘தயாரிக்கும் யூனிட்டுகள்’ இருக்குமோ அது போல, இன்டெல் போன்ற பெரிய ஐ.சி. நிறுவனத்திற்கு, ஐ.சி. தயார் செய்யும் யூனிட்டுகள் பல இருக்கும். எல்லா இடங்களிலும் க்ளீன் ரூம் வடிவமைப்பும் (design), பராமரிப்பும் (maintenance)கொஞ்சம் வேறுபடும். அதனால் ஒவ்வொரு இடத்திலும் தூசிக்களின் அளவு வேறுபடும்.

அடுத்த சில வருடங்களில் எந்த விதமான ஐ.சி.க்களுக்கு தேவை (demand) இருக்கும் என்பதை மார்கெட்டிங் (marketing) துறையினர் கணித்து சொல்வார்கள். அது சுமார் என்ன விலைக்கு விற்கலாம் என்பதையும் கணித்து சொல்வார்கள். அதை வைத்து, ஐ.சி.க்கான மின் சுற்று வடிவமைப்பு (circuit design) செய்யப்படும். அந்த மின்சுற்று லே-அவுட்டாக மாற்றப்படும். இந்த நிலையில், லே-அவுட்டை வைத்து, குறிப்பிட்ட யூனிட்டில் ஒரு வேபரில் 100க்கு 50 சில்லுக்கள் தான் சரியாக வரும் என்று கணிக்க முடியுமா?

முடியும். 100க்கு எவ்வளவு சில்லு வரும் என்பது yield “ஈல்டு” (விவசாயத்தில் மகசூல் என்று சொல்வது போல) என்று சொல்லப்படும். சில்லுக்களை செய்யும் முன்னாலேயே இதைக்கணக்கிட, தூசிகளின் அளவும், லே-அவுட் எவ்வளவு பரப்பளவு கொண்டது, எவ்வளவு சிக்கலானது (complex) என்ற விவரமும் தேவை.

ஒவ்வொரு யூனிட்டிலும் உள்ள தூசிகளின் அளவை (defectivity) கணக்கிட வழிமுறைகள் உண்டு. KLA Tencor (கே.எல்.ஏ. டென்கோர்) என்ற நிறுவனம், தூசிக்களை கணக்கிட்டு கூறுவதில் முன்னிலை வகிக்கிறது. தூசி அதிகமாக இருந்தால் பல சில்லுக்கள் வேலை செய்யாது. மகசூலும் (yield) குறைந்துவிடும். தூசு எவ்வளவு என்று கண்டுபிடிக்க இரண்டு வழிகள் உண்டு. ஒன்று, ஒரு சுத்தமான வேஃபரை இந்த அறையில் வைத்து, கொஞ்ச நேரம் (1 மணி) கழித்து, அதில் எவ்வளவு தூசி படிந்திருக்கின்றது என்பதை போட்டோ எடுப்பது போன்ற கருவி மூலம் கண்டுபிடித்து கணக்கிடலாம். அல்லது, காற்றில் எவ்வளவு தூசி இருக்கின்றது என்பதை கண்டுபிடிக்க லேசர்(laser) கொண்ட கருவி உள்ளது. அதைப்பயன்படுத்தி, காற்றிலுள்ள தூசியின் அளவை கணக்கிடலாம். இது தவிர வேறு சில வழிமுறைகளும் உண்டு. இவ்வாறு கண்டுபிடித்த தூசிகளில் எவை ‘பாதிக்கும் தூசிகள்’ என்று கண்டு பிடிக்கவும் தொழில் நுட்பம் உண்டு.

அடுத்து, ஐ.சி. சில்லின் பரப்பளவை (area) பொருத்து அதன் மகசூலும் மாறும். சிறிய ஐ.சி.க்களை செய்வது சுலபம். ஏனென்றால் அதில் ஒரு சில லட்சம் டிரான்ஸிஸ்டர்கள் மட்டுமே இருக்கும். பெரிய ஐ.சி.யில் சில கோடி டிரான்ஸிஸ்டர்கள் இருக்கலாம். அதனால், எல்லாவற்றையும் சரியாகச் செய்வது கொஞ்சம் கடினம். பெரிய ஐ.சி.யிலும், சில லட்சம் டிரான்ஸிஸ்டர்கள் மட்டும் இருந்தால் செய்வது சுலபமே. அதனால், பரப்பளவுடன் சில்லின் complexity of design அல்லது எவ்வளவு சிக்கலான வடிவமைப்பு என்பதையும் கணக்கில் கொள்ள வேண்டும். பரப்பளவை கணக்கிடுவது மிக சுலபம். ஆனால், complexity எனப்படும் “சிக்கலின் அளவை” கணக்கிட தகுந்த கம்ப்யூட்டர் மென்பொருள்(சாஃப்ட்வேர் software) தேவை.

இப்படி கணக்கிட்டு, ஐ.சி.க்களை லாபகரமாக செய்ய முடியும் என்று தெரிந்த பின்னரே, தயாரிப்பைத் தொடங்குவார்கள். இல்லாவிட்டால், வடிவமைப்பு (design) நிலையிலேயே இந்த ப்ராஜக்டை (project) நிறுத்திவிடுவார்கள்.


Process issues: செய்முறையில் குறைபாடுகள்:
தூசிகள் குறைவாக இருந்தாலும், செய்முறையில் குறை வந்தால் ஐ.சி.க்கள் சரியாக வேலை செய்யாது. எந்த முறையில் குறைகள் வரக்கூடும் என்பதற்கு சில உதாரணங்களை நாம் செய்முறைகளை ஒருங்கிணைக்கும் பகுதியில் பார்த்தோம். இப்படி வரும்பொழுது இதை பரிசோதனையில் தொடங்கி, பின்னர் ‘ஃபெயிலியர் அனாலஸிஸ்” என்ற முறையில் கண்டுபிடித்து நிவர்த்தி செய்யலாம். இவ்வாறு செய்வதற்கு, எல்லா செய்முறைகளிலும் நல்ல பரிச்சயமும், குறைக்கு காரணம் கண்டுபிடிக்கும் திறமையும் தேவை.

ஐ.சி. தயாரிப்பு தொடர்பான சில விவரங்களைக் கடைசி பதிவில் பார்க்கலாம்.

செய்முறைகளை ஒருங்கிணைத்தல்-2. Process Integration -2

இதை அடுத்து தாமிரத்தைப் படிய வைக்க வேண்டும். நேராக கண்ணாடி மேல் தாமிரத்தை (பி.வி.டி. அல்லது சி.வி.டி. அல்லது மின்வேதி படிய வைத்தல் என்று ஏதாவது ஒரு முறையில்) படிய வைத்தால், அவை சீக்கிரத்தில் கண்ணாடி வழியே ஊடுருவிச் சென்று (diffuse) டிரான்ஸிஸ்டர்களை குறுக்கு (short circuit) செய்து விடும். அவ்வாறு ஊடுருவி செல்லாமல் தடுக்க டான்டலம் என்னும் உலோகத்தை தாமிரத்திற்கும் கண்ணாடிக்கும் இடையில் வைக்க வேண்டும். அதாவது தாமிரத்தைப் படிய வைக்கும் முன்னால், டான்டலத்தைப் படிய வைக்க வேண்டும் (படம் 8.10).


டான்டலத்தைப் படிய வைக்க இன்னொரு காரணமும் உண்டு. நேராகத் தாமிரத்தைப் படிய வைத்தால், அது கண்ணாடியில் சரியாக ஒட்டாமல் ‘உரிந்து’ (peel off) வந்து விட வாய்ப்பு உண்டு. டான்டலம் கண்ணாடியுடனும், தாமிரத்துடனும் நல்ல முறையில் ஒட்டி இருக்கும். மொத்தத்தில் டான்டலம் படலம் (tantalum layer) தாமிர அணுக்கள் கண்ணாடியிலிருந்து உரிந்து வராத படி தடுக்கவும் (adhesion promoter) ஊடுருவி செல்லாமல் தடுக்கவும் (diffusion barrier) உதவுகிறது.

டான்டலம் ஒரு மின் கடத்தும் பொருளாகும். அதன் மின் தடை தாமிரத்தின் மின் தடையை விட பல மடங்கு அதிகம். அதனால், மெட்டல் லைன் (மின் இணப்புக் கம்பி) செய்யும் பொழுது டான்டலம் குறைந்த அளவிலும் தாமிரம் அதிக அளவிலும் இருக்குமாறு பார்த்துக் கொள்ள வேண்டும். அப்போதுதான் மின்கம்பிகளின் மின் தடை குறைவாக இருக்கும். மின்சாரத்தையும் எளிதில் கடத்த முடியும்.

இந்த டான்டலத்தின் மேல் தாமிரத்தைப் படிய வைக்க வேண்டும். தாமிரத்தைப் படிய வைக்க மின்வேதி முறை (electrochemical method) பயன்படும் என்பதை நாம் முன்னால் பார்த்தோம். நேராக ஒரு வேஃபரில் மின் இணைப்பு கொடுத்து வேதிக் கரைசலில் அமிழ்த்தினால் எல்லா இடங்களிலும் தாமிரம் சீராகப்படியாது(படம் 8.11).



ஏனென்றால் டான்டலம் நல்ல மின் கடத்தி இல்லை. அதனால் மின் இணைப்புக்கு அருகில் அதிக மின் அழுத்தமும், (voltage) அதற்கு தூரத்தில் குறைந்த மின் அழுத்தமும் இருக்கும். அதனால் மின் இணைப்பிற்கு அருகே அதிக அளவு தாமிரமும் தூரத்தில் குறைந்த அளவு தாமிரமும் படியும்.

இதை சரிக்கட்ட , வேஃபரின் ஓரத்தில் பல இடங்களில் (படம் 8.12) மின் இணைப்பு கொடுக்கலாம்.


அவ்வாறு செய்தால் கூட வேபரின் நடுவில் குறைந்த தடிமனில்தான் தாமிரம் படியும். அதனால், முதலில் வேஃபரில் டான்டலத்தின் மேல் பி.வி.டி. முறையில் அல்லது சி.வி.டி. முறையில் சிறிய அளவு (10 நே.மீ. தடிமனில்) தாமிரம் படிய வைக்கப்படும். இந்த முறைகளில் எல்லா இடங்களிலும் ஓரளவு சீராக (9 நே.மீ. முதல் 11 நே.மீ. வரை) தாமிரம் படிந்து விடும். இப்போது படம் 8.12ல் இருப்பது போல மின் இணைப்பு கொடுத்தால், வேஃபரில் எல்லா இடங்களிலும் ஒரே அளவு மின் அழுத்தம் இருக்கும். (ஏனென்றால் தாமிரம் சிறந்த மின் கடத்தி).

பேசாமல், இந்த பி.வி.டி. அல்லது சி.வி.டி. முறையிலேயே தாமிரத்தை மொத்தமாகப் படிய வைக்கலாமே? அவ்வாறு செய்தால் கிடைக்கும் தாமிரத்தின் தரம் சற்று குறைந்து இருக்கும். எனவேதான் மின்வேதிமுறையில் தாமிரம் படியவைக்கப்படுகிறது.

அதன்பின் மின் வேதி முறையில் தாமிரத்தைப் படிய வைத்தால், நன்கு சீராகப்படியும். இந்த மின் வேதி முறையில் தகுந்த ரசாயனங்களைச் சேர்த்தால் எல்லா இடங்களிலும் ஏறக்குறைய ஒரே லெவலில்/level/ மட்டத்தில் இருக்கும்படி கூட (படம் 8.13 போல) செய்ய முடியும்.



அடுத்து, அதிகமாக இருக்கும் தாமிரத்தை சி.எம்.பி. முறையில் நீக்க வேண்டும். முதலில் தாமிரத்தை நீக்கும்பொழுது எல்லா இடங்களிலும் சரியாக அளவு நீக்க வேண்டும். இல்லாவிட்டால், அதிகமாக இருக்கும் தாமிரம் வேறு மின் கம்பிகளுடன் இணைந்து குறுக்கு (short circuit) ஏற்படும் (படம் 8.14).



சி.எம்.பி. முறையில் தாமிரத்தை நீக்கும் கலவை பெரும்பாலும் டான்டலத்தையோ அல்லது கண்ணாடியையோ நீக்காது. தாமிரத்தை அதிகமாக எடுத்தி விட்டால், மின் கம்பியே இல்லாமல் போய்விடும் (படம் 8.15).

அப்போதும் ஐ.சி. வேலை செய்யாது. எனவே இந்த முறையை மிகக் கவனமாக செயல்படுத்த வேண்டும்.

இதைப்போலவே டிரான்ஸிஸ்டர் தயாரிக்கும் பகுதிகளிலும், அந்தந்த முறைகளின் வரம்புகளைப் புரிந்து கொண்டு, அதற்கேற்ப வேஃபர்களைக் கையாள வேண்டும். இந்த செய்முறைகளை ஒன்றன் பின் ஒன்றாக சரியாக வரிசைப்படுத்தினால்தான் / ஒருங்கிணைத்தால்தான் ஐ.சி.க்களை சிறப்பாக தயாரிக்க முடியும். இல்லாவிட்டால், பி.வி.டி., சி.வி.டி. சி.எம்.பி. என்று ஒவ்வொரு முறைகளும் தனித்தனியே நன்றாக வேலை செய்தாலும், சரியாக ஒருங்கிணைக்காவிட்டால் ஐ.சி. வேலை செய்யாது.


இங்கு மின்சாரத்தைக் கடத்தும் கம்பிகள் தாமிரம் என்றாலும் ஒரு விதிவிலக்கு உண்டு. நேரடியாக டிரான்ஸிஸ்டரை தொடும் கம்பிகள் டங்ஸ்டன் (Tungsten) என்னும் உலோகத்தாலேயே செய்யப்படுகின்றன. அதன் மேலே உள்ள கம்பிகள் மட்டும் தாமிரத்தால் செய்யப்படுகின்றன. ஏனெனில் தாமிர அணுக்கள் சிலிக்கனில் அதிவேகமாக பரவும்/ °ÎÕ×õ தன்மை (diffuse) உடையவை. டங்ஸ்டனுக்கு பதிலாக தாமிரத்தை நேராக சிலிக்கனில் இணைத்தால், டிரான்ஸிஸ்டரை அவை செயலிழக்க செய்யும். ஆனால், தாமிரக் கம்பிக்கும் டிரான்ஸிஸ்டருக்கும் இடையே டங்ஸ்டன் இருந்தால், தாமிர அணு பரவ முடியாது. டங்ஸ்டன் சுமாரான மின்கடத்தி. அதனால் ஓரளவு மின்சார இழப்பு ஏற்படும். இருந்தாலும் வேறு வழி இல்லாததால் கொஞ்சம் ‘விட்டுக்கொடுத்து’ இந்த உடன்பாடுஅல்லது ‘காம்ப்ரமைஸ்’ (compromise) உருவாகியுள்ளது.

இதைப்போலவே, ஐ.சி. தயாரிப்பின் ஒவ்வொரு கட்டத்திலும் அந்தந்த முறைகளின் நிறை குறைகளை நன்றாகப் புரிந்து கொண்டு, அவற்றை சரியாக வரிசைப்படுத்தி செயல்படுத்த வேண்டும். இல்லாவிட்டால், தனித்தனியே பி.வி.டி. அல்லது சி.வி.டி. அல்லது அரித்தல் முறைகளை சிறப்பாக செயல்படுத்தினாலும், இவை எல்லாவற்றையும் இணைத்து ஐ.சி. தயாரிக்கும்பொழுது சிக்கல்களும் குறைகளும் வர வாய்ப்பு அதிகமாகும்.

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).

அயனி பதித்தலும் 2. ஆக்சிஜனேற்றமும். Ion Implantation -2 and Oxygenation

(அயனி பதித்தலின் தொடர்ச்சி). வேஃபரில் B⁺ அயனி சேர்ந்ததும் பாஸிடிவ் மின்னூட்டத்தை(positive charge) சமன்படுத்த (neutralize) வேஃபரின் பின்புறத்திலிருந்து எலக்ட்ரான்கள் அனுப்பப்படும். நாம் எவ்வளவு எலக்ட்ரான்களை அனுப்புகிறோம் என்பதை நாம் செலுத்தும் மின்சாரத்தின் அளவின் மூலம் அறிந்து கொள்ளலாம். இதன் மூலம் எவ்வளவு போரான் வேஃபரில் சேர்க்கப்பட்டு இருக்கின்றது என்பதை துல்லியமாக அறிந்து கொள்ளலாம்.

அயனி பதித்தலில் போரான் அயனிகளை நான்காவது கட்ட முடிவில் திருப்பி விடக் காரணம் என்ன ? நாம் சேர்க்கும் மாசுக்களின் அளவை வேஃபரின் பின்புறத்தில் சேர்க்கும் எலக்ட்ரான்களின் அளவைக் கொண்டே கணக்கிடுகிறோம். போரான் அணுவை சேர்த்தால் அதை சமன்செய்ய வேண்டியதில்லை. அதாவது எலக்ட்ரான் சேர்க்க வேண்டியதில்லை. அதனால் நாம் வேஃபரில் சேரும் மாசுக்களின் அளவை தவறாக மதிப்பிடுவோம். அதைத் தவிர்க்கவே நாம் போரான் அயனிகளைத் திருப்பி, அவை மட்டுமே வேஃபரில் விழும்படி செய்கிறோம்.

இந்த முறையில் வேகமாக வரும் அயனி, வேஃபரில் இருக்கும் சிலிக்கன் அணுக்கள் மீது ‘ முட்டி மோதி’ (collide) உள்ளே செல்லும். ஒரு அயனி பல சிலிக்கன் அணுக்கள் மேல் மோதும்பொழுது வேகம் படிப்படியாகக் குறைந்து கடைசியில் நின்று விடும். எவ்வளவு தூரம் (ஆழம்) சென்று நிற்கும் என்பது அயனி வரும் வேகத்தைப் பொருத்தது. எனவே, போரான் எவ்வளவு ஆழம் செல்லும் என்பதை போரான் அயனிகளின் வேகத்தை வைத்து கணிக்கலாம். இவ்வாறு அயனி பதித்தலில் நாம் வேஃபரில் சேர்க்கும் மாசின் அளவையும் ஆழத்தையும் துல்லியமாக கட்டுப்படுத்த முடியும்.

சீரமைத்தல் (annealing) : அயனிகள் சிலிக்கன் அணுக்களுடன் மோதுவதால், வேஃபரின் மேல்பகுதிக்கு கொஞ்சம் சேதம் ஏற்படும். இதை சரிப்படுத்த வேஃபரை அதிக வெப்ப நிலையில் (சுமார் 700 முதல் 1000^o C வரை) சிறிது நேரம் வைக்க வேண்டும். இதை விரைவாக செய்ய வேண்டும். உதாரணமாக, வேஃபரை 20 அல்லது 30 வினாடிகளில் சாதாரண அறை வெப்பநிலையிலிருந்து 1000^o Cக்கு கொண்டுசெல்ல வேண்டும். இம்முறை ‘விரைவு வெப்ப சீரமைத்தல்’ (Rapid Thermal Annealing) அல்லது ‘ஆர்-டீ-ஏ’ (RTA) என்று சொல்லப்படும். இவ்வாறு விரைவில் வெப்ப நிலையை உயர்த்த ‘டங்க்ஸ்டன் ஹேலோஜன் விளக்கு’ (Tungsten Halogen Lamp) என்ற வகை விளக்கு பயன்படுகிறது. இவ்விளக்குகளின் மூலம் வேஃபரின் மேல்பகுதி மட்டும் சூடுபடுத்தப்படும்


இதனால், வேபரின் மேல்பகுதியில் சேதாரம் குறைந்து வேஃபர் முன் போல சீராக இருக்கும். இந்த அறைகளிலிருந்து காற்று வெளியேற்றப்பட்டு, வெற்றிடமாக இருக்கும். இல்லாவிட்டால், சிலிக்கன், காற்றிலிருக்கும் ஆக்சிஜனுடன் இணைந்து சிலிக்கன் டை ஆக்சைடு எனப்படும் கண்ணாடியாக மாறிவிடும். அயனி பதித்தலுக்கு அடுத்த கட்டமாக இந்த ஆர்-டீ-ஏ முறை எப்பொழுதும் பின்பற்றப்படுகிறது.

ஆக்சிஜனேற்றம்: சிலிக்கனுடன் ஆக்சிஜன் (உயிர் வாயு) வினைபுரிந்து சிலிக்கன் டை ஆக்சைடு என்னும் கண்ணாடி உருவாகும். காற்றில் எப்பொழுதும் ஆக்சிஜன் இருப்பதால், சுத்தமான சிலிக்கன் மேல் காற்று பட்ட உடனேயே சிறிய அளவு (சில நே.மீ. தடிமனில்) சிலிக்கன் டை ஆக்சைடு உருவாகும். சாதாரண கண்ணாடியில் சிலிக்கன் டை ஆக்சைடுடன் மற்ற பல பொருள்களும் கலந்து இருக்கும். ஆனால், ஐ.சி. தயாரிப்பில் பயன்படுத்தப்படும் சிலிக்கன் டை ஆக்சைடு மிக மிகச் சுத்தமானதாக/தூய்மையானதாக இருக்கும். நாம் கண்ணாடி என்ற வார்த்தையை தூய்மையான சிலிக்கன் டை ஆக்சைடு என்ற பொருளிலேயே இங்கு பயன்படுத்துவோம். கண்ணாடியை ஊடுருவி (diffuse) அவ்வளவு சுலபமாக வேறு எந்தப் பொருளும் செல்ல முடியாது. அதனால் சாதாரண வெப்ப நிலையில் இந்த கண்ணாடி 5 அல்லது 10 நே.மீ. தடிமனிலேயே இருக்கும். இது இயற்கையாகவே காற்றில் உருவாவதால் “இயற்கையான ஆக்சைடு அல்லது நேடிவ் ஆக்சைடு/native oxide” என்று சொல்லப்படும்.

சிலிக்கனுடன் ஆக்சிஜனை இணைத்து கண்ணாடியை ‘வளர’ வைக்க (அதாவது சிலிக்கனை கண்ணாடியாக மாற்ற) மூன்று முறைகள் உள்ளன. காற்றுடன் சிலிக்கனை வினை புரிய வைக்கும் முறை ‘உலர் ஆக்சிஜனேற்றம்’ (dry oxidation) எனப்படும். நீராவியுடன் சிலிக்கனை வினைபுரிய வைக்கும் முறை ‘ஈர ஆக்சிஜனேற்றம்’ (wet oxidation) எனப்படும். சிலிக்கனை சில ரசாயனப்பொருள்கள் கரைந்துள்ள தண்ணீருக்குள் வைத்து, மின்வேதி (electrochemical) முறையில் வினைபுரிய வைப்பது மின்வேதி ஆக்சிஜனேற்றம் (electrochemical oxidation) எனப்படும். இந்த கடைசி முறையில் வளரும் கண்ணாடியில் பல குறைபாடுகள் இருப்பதால், இது தற்போது பின்பற்றப்படுவதில்லை.

ஆக்சிஜனேற்றத்திற்கு பயன்படுத்தப்படும் கருவியில் பல வேஃபர்களை ஒரே சமயத்தில் உபயோகப்படுத்த முடியும். இவை செங்குத்தான (vertical) அல்லது கிடையான (horizontal) நிலையில் இருக்கும். இவற்றின் அளவு சுமார் 8 அடி உயரமும், 8 அடி நீளமும் 3 அடி அகலமும் இருக்கும்.


உலர் ஆக்சிஜனேற்றம்: வேஃபரை காற்றில் அதிக வெப்பநிலைக்கு (சுமார் 700 முதல் 1200^o C வரை) கொண்டு சென்றால் ஆக்சிஜன் அணுக்கள் கண்ணாடி வழியே ஊடுருவி சென்று சிலிக்கனும் சேர்ந்து மேலும் அதிக கண்ணாடியை உருவாக்கும். அதனால் கண்ணாடியின் தடிமன் அதிகமாகும். இப்போது காற்றிலிருக்கும் ஆக்சிஜன் அணுக்கள் அதிக தடிமனுள்ள கண்ணாடி வழியே சென்று வினை புரிய வேண்டும். எனவே, வினை அவ்வளவு வேகமாக நடக்காது. ஆக்சிஜன் கொஞ்சம் மெதுவாக வருவதால், கண்ணாடி உருவாவதும் மெதுவாகவே நடக்கும். இந்த முறையில் வளரும் கண்ணாடி ‘ஓட்டை’ எதுவும் இல்லாமல் நல்ல தரத்துடன் இருக்கும். எனவே, தரமான கண்ணாடி தேவைப்படும்பொழுது இம்முறையே உபயோகிக்கப்படுகின்றது.

ஈர ஆக்சிஜனேற்றம்: சிலிக்கன் வேஃபரின் மேல் அதிக வெப்ப நிலையில் நீராவியை செலுத்தினால், கண்ணாடியும் ஹைட்ரஜன் வாயுவும் உருவாகும். இந்த வினை விரைவில் நடக்கும். இவ்வாறு உருவாகும் கண்ணாடியில் சில ஓட்டைகள் (porous) இருக்கும். அவை நம் கண்ணுக்கு தெரியாது. ஆனால் அவற்றின் வழியாக நீராவி செல்ல முடியும். எனவே, இவை அதிக தடிமனான கண்ணாடியாக இருந்தாலும், நீராவி அதன் வழியே சென்று சிலிக்கனுடன் வினை புரியும். நமக்கு நல்ல தரமான கண்ணாடி தேவையில்லை என்றால், ஈர முறையில் விரைவாக தேவையான தடிமனுக்கு கண்ணாடியை வளர்த்துக் கொள்ளலாம்.

எப்பொழுது ஐ.சி. தயாரிப்பில் தரமான கண்ணாடி தேவை? எப்பொழுது தேவையில்லை? டிரான்ஸிஸ்டர் உருவாக்கும் சமயம், கேட் ஆக்சைடு என்ற சிலிக்கன் டை ஆக்சைடை வளர்க்கும் பொழுது, நல்ல தரமான கண்ணாடி தேவை. ஏனென்றால், கோடிக்கணக்கான டிரான்ஸிஸ்டர்கள் வேலை செய்வது இந்த கேட் ஆக்சைடைப் பொறுத்து உள்ளது.

தயாரிப்பில் சில சமயங்களில், வேபர் மீது உள்ள தூசிகளை அகற்ற, வேஃபரின் மேல் பகுதியை கண்ணாடியாக மாற்றி, அந்த கண்ணாடியை (தூசிகளுடன் சேர்த்து) ஹைட்ரோ ஃப்ளூரிக் அமிலத்தில் கரைத்து எடுத்து விடுவார்கள். இந்த இடத்தில் கண்ணாடி பலி கொடுக்கத்தான் / தியாகம் செய்யத்தான் பயன்படுகின்றது! இதை sacrificial oxide என்று சொல்வார்கள். அதற்கு நல்ல தரமான கண்ணாடி தேவையில்லை என்பதால், ஈர ஆக்சிஜனேற்றம் பயன்படுத்தப்படும்.

சுருக்கம்/summary: ஐ.சி. தயாரிப்பில், சிலிக்கனில் மாசுக்களை சேர்க்க தற்போது அயனி பதித்தல் முறை பயன்படுகின்றது. இம்முறையில், நமக்கு தேவையான மாசுக்களை அயனிகளாக்கி, மின்புலத்தின் மூலம் அவற்றின் வேகத்தை அதிகரித்து, வேஃபரில் செலுத்த வேண்டும். எவ்வளவு மாசுக்கள் சேர்ந்துள்ளன என்பதை மின்சாரத்தின் அளவைக்கொண்டும், அவை எந்த ஆழத்தில் சேர்ந்துள்ளன என்பதை அயனிகளின் வேகத்தைக்கொண்டும் கணக்கிடலாம். இவ்வாறு அயனிகளை வேஃபரில் மோத வைத்து மாசுக்களை சேர்ப்பதால் வேஃபரின் மேல்பகுதியில் சிறிது சேதாரம் ஏற்படும். அதை ‘விரைவு வெப்ப சீரமைத்தல்’ என்ற முறையில் சரிசெய்யலாம்.

வேஃபரின் மேல்பகுதியை கண்ணாடியாக மாற்ற, வேஃபரை காற்றுடனோ அல்லது நீராவியுடனோ அதிக வெப்ப நிலையில் வினைபுரிய வைக்க வேண்டும். காற்றுடன் வினை நடக்கும் ‘உலர் ஆக்சிஜனேற்றத்தில்’ நல்ல தரமான கண்ணாடி, மெதுவாக வளரும். நீராவியுடன் வினை நடக்கும் ‘ஈர ஆக்சிஜனேற்றத்தில்’ சற்று தரம் குறைந்த கண்ணாடி, விரைவாக வளரும். ஐ.சி. தயாரிப்பு முறையில், தேவைக்கு ஏற்ப உலர் ஆக்சிஜனேற்றமோ ஈர ஆக்சிஜனேற்றமோ பயன்படுத்தப்படும்.

இதுவரை பார்த்த அயனி சி.வி.டி., உலர் நிலை அரித்தல் போன்ற எல்லா முறைகளையும் ஒன்றன் பின் ஒன்றாக வரிசையாக பயன்படுத்தி ஐ.சி. தயாரிப்பது எப்படி, இப்படி ஒருங்கிணைக்கும் பொழுது வரும் பிரச்சனைகள் என்ன என்பது பற்றி அடுத்த பதிவில் பார்க்கலாம்.

அயனி பதித்தல் 1. Ion Implantation -1

இதற்கு முன் பார்த்த “பொருளை படிய வைக்கும்” முறைகள் மூலம், ஏற்கனவே இருக்கும் சிலிக்கன் வேஃபரில் மேல், மற்ற பொருள்கள் படிய வைக்கலாம். அந்த முறைகளில் சிலிக்கனில் எந்த மாற்றமும் இருக்காது. ஆனால் வேறு இரண்டு முறைகள் மூலம் சிலிக்கனில் மாற்றத்தை ஏற்படுத்தலாம். அவை ‘அயனி பதித்தலும் ஆக்சிஜனேற்றமும்’ ஆகும்.

அயனி பதித்தல்: நாம் மூன்றாவது பகுதியில், வேபரில் பாஸ்பரஸ் (Phosphorous) என்ற தனிமத்தை சேர்த்தால் ‘N’ வகையாகவும் என்றும் போரான் என்ற தனிமத்தை சேர்த்தால் ‘P’ வகையாகவும் மாறுவதாகப் பார்த்தோம். அதில் கடைசி கட்டங்களில் மாசுக்களை சேர்ப்பதற்கு ‘அயனி பதித்தல்’ முறை தேவைப்படுகின்றது என்பதையும் பார்த்தோம்.

சிலிக்கன் வேஃபர் ஒரு திடப்பொருள்(solid) ஆகும். பாஸ்பரஸ் மற்றும் போரானும் திடநிலையில்தான் இருக்கும். அவற்றை சிலிக்கன் வேஃபருக்கு உள்ளே (வேஃபரை உடைக்காமல்) சேர்ப்பது எப்படி ?

வேஃபருக்குள் இந்த அணுக்கள் அதிக ஆழம் செல்ல வேண்டியதில்லை. ஒரு டிரான்ஸிஸ்டர் தயாரிக்க சுமார் 100 நே.மி. (அதாவது ஒரு மி.மீஇல் 10,000ல் ஒரு பங்கு) ஆழம் சேர்ந்தால் போதும். அதைவிட ஆழமாகப்போனால் டிரான்ஸிஸ்டர் சரியாக வேலை செய்யாது.
முன்பு (அதாவது 1970, 80களில்) மாசுக்களை சேர்க்க பயன்படுத்திய முறை என்னவென்றால் : பாஸ்பரஸை (அல்லது போரனை) சிலிக்கன் வேஃபரின் மேல் வைத்து கொஞ்ச நேரம் சூடுபடுத்தினால் சில பாஸ்பரஸ் அணுக்கள் சிலிக்கனுள் ஊடுருவி/பரவி (diffuse) சென்று விடும். இந்த முறையில் செலவும் குறைவு. ஆனால் இம்முறையில் எவ்வளவு பாஸ்பரஸ் அணுக்கள் சேரும் என்பதை தோராயமாகத்தான் (approximate) கட்டுப்படுத்த முடியும். துல்லியமாக(accurate) கட்டுப்படுத்த முடியாது. அதைப்போலவே எவ்வளவு ஆழம் செல்லும் என்பதையும் நன்றாக கட்டுப்படுத்துதல் சிரமம். அதனால் டிரான்ஸிஸ்டரின் அளவு கொஞ்சம் ‘முன்னுக்கு பின்’னாகத்தான் இருக்கும்.

டிரான்ஸிஸ்டரின் அளவு 5 மைக்ரான் அல்லது 10 மைக்ரானாக் இருக்கும்பொழுது, அரை மைக்ரான் (0.5 மைக்ரான் = 500 நே.மீ) முன்னுக்கு பின்னாக வந்தால் பரவாயில்லை. ஆனால் டிரான்ஸிஸ்டரின் அளவே அரை மைக்ரானுக்கு குறைவாக இருந்தால் இந்த முறை பயன்படாது. இதைவிட நல்ல கட்டுப்பாட்டுடன் மாசுக்களை சேர்க்க அயனி பதித்தல் முறை பயன்படுத்தப்படுகிறது. தற்போது (2008ல்) டிரான்ஸிஸ்டர்கள் 65 நே.மீ (0.065 மைக்ரான்) அளவில் தயாரிக்கப்படுகின்றன. 45 நே.மீ. அளவில் விரைவில் வந்துவிடும்.

அயனி பதித்தல் முறையில்,முதலில் பாஸ்பரஸை (அல்லது போரானை) அயனி ஆக்க வேண்டும். அடுத்து அவற்றை வேஃபரின் மேல் மிகுந்த வேகத்தில் செலுத்த வேண்டும். அவ்வாறு செலுத்தினால் அவை வேஃபருக்கு உள்ளே செல்லும். இதற்கு உதாரணமாக, துப்பாக்கி குண்டுகளை நல்ல திடமான மரக்கதவை நோக்கி சுட்டால், அவை கதவில் புகுந்து பதிந்துவிடுவதைச் சொல்லலாம்.

கருவியின் அமைப்பும், வேலை செய்யும் விதமும் : அயனி பதிக்கும் கருவி (Ion Implantor) சுமார் 10 அடி அகலமும், 10 அடி நீளமும், 8 அடி உயரமும் இருக்கும்.


இக்கருவியின் பகுதிகளை நான்காகப் பிரிக்கலாம்.

1. அயனி ஆக்குமிடம் (ionizing chamber)


2. அயனி தேர்ந்தெடுக்குமிடம் (Ion selection)


3. அயனியை வேகப்படுத்துமிடம் (acceleration chamber)


4. மாசு சேர்க்குமிடம் (doping chamber)

1. அயனியாக்கும் இடம் : பாஸ்பரஸ் அல்லது போரானை சேர்க்க, பாஸ்பரஸ் பென்டாக்சைடு (phosphorous pentoxide, P2O5) அல்லது போரான் டிரை ஃப்ளூரைடு (boron tri fluoride BF3) என்ற பொருளை எடுத்துக்கொள்ள வேண்டும். பாஸ்பரஸ் பென்டாக்சைடு என்பது திட நிலையில் இருக்கும். அதை சூடுபடுத்தினால், ஆவிநிலைக்கு வந்து விடும். போரான் டிரை ஃப்ளூரைடு என்பது சாதாரண வெப்ப நிலையில், வாயு நிலையிலேயே இருக்கும். எந்தப் பொருளாக இருந்தாலும் முதலில் வாயு நிலைக்கு கொண்டுவருவது அவசியம். பொருள் அளிக்குமிடத்தில் இவ்வாறு வாயுநிலைக்கு கொண்டுவரப்படும்.



இந்த உதாரணத்தில் போரான் டிரை ஃப்ளுரைடு என்ற வாயுவை உபயோகப்படுத்துவதாக எடுத்துக்கொள்வோம். இது ஏற்கனவே வாயுநிலையில் இருப்பதால், இதை நேராக உபயோகிக்கலாம். இந்த வாயுவில் இருக்கும் அணுக்களை, அயனிகளாக மாற்ற வேண்டும். இதற்கு ஒரு அறையில் (chamber) குறைந்த அழுத்தத்தில் டங்க்ஸ்டன் இழையில் மின்சாரத்தை செலுத்தினால் அது வெப்பமடையும் இந்த இழை, மின் விளக்கில் (குண்டு பல்பு) இருக்கும் நூல் போன்ற இழை ஆகும். நல்ல வெப்பமடைந்தபின் அந்த இழையிலிருந்து எலக்ட்ரான்கள் வெளியே வரும் இதற்கு தெர்மயானிக் எமிஷன் / thermionic emission என்று பெயர். அந்த எலக்ட்ரான்கள் BF₃ மூலக்கூற்களின் (molecule) மேல் மோதும். அப்படி மோதும்பொழுது BF3இலிருந்து சில எலக்ட்ரான்கள் வெளியேறி BF₃⁺ என்ற அயனி உருவாகும். டங்க்ஸ்டன் இழையிலிருந்து வரும் எலக்ட்ரான்கள் நல்ல வேகத்தில் வந்தால், BF₃ உடைந்து BF₃⁺, BF₂⁺, BF⁺, B⁺ போன்ற அயனிகளும் உருவாகும். இவ்வாறு வாயுவிலிருந்து அயனிகள் உருவாக்கப்படுகின்றன.

2. அடுத்து அயனி தேர்ந்தெடுக்கும் பகுதி இருக்கும். நாம் வேஃபரில் போரானை (B) மட்டுமே சேர்க்க வேண்டும். BF, BF₂ ஆகியவற்றை சேர்க்க கூடாது. அதனால், BF₃⁺, BF₂⁺, BF⁺, B⁺என்ற பல அயனிகள் கலந்த கலவையிலிருந்து B⁺ அயனியை தேர்ந்தெடுத்து அனுப்ப வேண்டும். மற்ற அயனிகளைத் வேஃபரில் சேராமல் தடுத்துவிட வேண்டும்.



நமக்கு தேவையான அயனியை தேர்ந்தெடுக்க மின்புலமும்(Electric field) காந்தப்புலமும்(magnetic filed) பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த அயனிகளை இரு மின் தகடுகளுக்கு இடையே வைத்து ஒரு மின் தகட்டில் பாஸிடிவ் இணைப்பும் மற்ற மின் தகட்டில் நெகடிவ் மின் இணைப்பும் கொடுத்தால் B+ மற்றும் BF₃⁺, BF₂⁺, BF⁺ அயனிகள் நெகடிவ் தகடை நோக்கி செல்லும். அப்போது ஒரு மின்காந்தம் (electromagnet) வைத்து காந்தப்புலத்தை உருவாக்கினால், அயனிகள் செல்லும் திசை மாறிவிடும். எவ்வளவு தூரம் திசை மாறும் என்பது அவற்றின் எடை(mass) மற்றும் மின்னூட்டத்தைப் (electrical charge) பொறுத்தது. B⁺ அயனியானது அதிக அளவிலும் BF₃⁺, BF₂⁺, BF⁺, ஆகிய அயனிகள் குறைந்த தூரமும் திரும்பும். அதனால் ஒரு தகடை சரியான இடத்தில் வைத்து B⁺ அயனியைத்தவிர மற்ற எல்லா அயனிகளையும் தடுக்கலாம் . இவ்வாறு அயனிகளின் கலவையிலிருந்து, B⁺ அயனி மட்டும் தேர்ந்தெடுக்கப் படுகின்றது.

3.அயனி வேகப்படுத்தும் இடம் இந்த B⁺ அயனிகள் ஓரளவு வேகத்துடன்தான் வரும் இவற்றை வேஃபருக்கு உள்ளே சேர்க்க நல்ல வேகத்தில் அனுப்ப வேண்டும். எனவே இந்த அயனிகளை முடுக்க/ வேகப்படுத்த / accelerate வேண்டும். இதற்கு வளையம் போன்ற (ரிங் / ring வடிவம் கொண்ட) மின் தகடுகளை வைத்து அவற்றில் நெகடிவ் மின் இணைப்பு கொடுத்தால், B⁺ அயனிகள் நல்ல விசையுடன் இத்தகடுகளை நோக்கி ஈர்க்கப்படும். இதற்கு பல ஆயிரக்கணக்கான வோல்டேஜ் தேவைப்படும். அயனிகளின் வேகம் அதிகரித்து வளையத்திலுள்ள வட்டமான துளை வழியே சென்று விடும் (அதாவது வளையமாக இருக்கும் மின் தகடுகளின் மேல் மோதாது). இவை ‘அயனிக் கற்றை’ (ion beam) என்று அழைக்கப்படும். ஒளிக்கற்றை (light beam) என்பது போல, அயனிக் கற்றை என்று கூறுவது சொல் வழக்கு.


இந்த ‘முடுக்கும்’ அறை முழுவதும் காற்று வெளியேற்றப் பட்டு வெற்றிடமாகவே இருக்கும். தப்பித்தவறி ஏதாவது காற்று அணுக்கள் (உயிர் வாயு எனப்படும் ஆக்சிஜன், மற்ற நைட்ரஜன் போன்ற வாயுக்கள்) இருந்தால், B⁺ அயனிகள் அவற்றின் மீது மோதி எலக்ட்ரானை எடுத்துக் கொண்டு போரான் அணுவாக மாற வாய்ப்பு உள்ளது. இந்த போரான் அணுக்களை வேஃபரில் செலுத்தக் கூடாது. போரான் அயனிகளை (B⁺) மட்டுமே செலுத்த வேண்டும். (இதன் காரணம் அடுத்த பதிவில் வரும்.)

இதற்காக, கடைசியில் வேஃபருக்கு போகும்முன் இந்த அயனிக் கற்றையை சிறிய காந்தப்புலத்தில் வைத்து கொஞ்சம் திருப்பி விடுவார்கள். காந்தப் புலமானது மின்னூட்டம் கொண்ட அயனிகள் செல்லும் திசையை மட்டுமே மாற்றும். போரான் அணுக்கள் செல்லும் திசையை மாற்றாது. அதனால், வேஃபர் மீது B⁺ அயனிகள் மட்டுமே விழும். இந்த அயனிக் கற்றை சுமார் 1 சதுர செ.மீ. பரப்பளவு உடையதாக இருக்கும்.

4. மாசு சேர்க்கும் இடம்கடைசியாக அயனி சேர்க்கும் பகுதியில் அயனி கற்றை வேஃபரில் விழும்பொழுது வேஃபர் மெதுவாக முன்னும் பின்னுமாகவும் பக்கவாட்டிலும் நகர்த்தப்படும். இதன் மூலம் வேஃபர் முழுவதும் சமச்சீராக (uniform) அயனிகளைச் சேர்க்கலாம்.


தற்போது உள்ள கருவிகளில், அயனி கற்றையை மின் தகடுகள் வைத்து, வோல்டேஜ் கொடுத்து, X மற்றும் Y என்று இரு திசைகளிலும் நகர்த்த வழி உள்ளது. (ஆனால் படத்தில் அது கொடுக்கப் படவில்லை)

இதன் தொடர்ச்சியை அடுத்த பதிவில் பார்க்கலாம்.

Removal Techniques-4 (அதிகமாக இருக்கும் ) பொருளை நீக்குதல் -4 (CMP)

சி.எம்.பி. ரசாயன இயந்திர சமன்படுத்தல்
இந்த கருவி சுமார் 6 அடி உயரமும் 6 அடி நீளமும், 4 அடி அகலமும் கொண்டு இருக்கும்.

இதில் ஒரு வட்ட வடிவில் மேசை (table) சுழலும் விதத்தில் இருக்கும். அதன் மேல் pad என்ற ஒரு பிளாஸ்டிக் வகைப் படலம் இருக்கும். (Pad என்பதன் தமிழாக்கம் என்ன?) இதன் மேல் வேஃபரை வைத்து அழுத்தத் தேவையான கருவிகளும் (ஆங்கிலத்தில் Wafer Carrier என்று சொல்லப்படும். தமிழில் வேபர் தாங்கி என்று சொல்லலாம்), இடையே ரசாயனமும் துகள்களும் கலந்த "ஸ்லரி" (slurry) என்று ஆங்கிலத்தில் சொல்லப்படும் "கலவை"யை செலுத்த மோட்டார் பம்பும் இருக்கும். மேசையும் வேஃபரும் சுழலும் பொழுது வேஃபர் ‘தேய்க்கப்’ படும்.


இவ்வாறு தேய்ப்பது சீராக நடக்க, வேஃபரும் padம் சுற்றும்பொழுது இடையே, தண்ணீரும், துகள்களும் கலந்த கலவை செலுத்தப்படும். வேஃபரை வைத்து செலுத்தும் அழுத்தம் (pressure), சுற்றும் வேகம், கலவையில் இருக்கும் அமிலம் அல்லது காரம் போன்ற ரசாயத்தின் அளவு, துகள்களின் அளவு, பாலிஷ் செய்யப்படும் நேரம் ஆகியவற்றைப் பொறுத்து பொருள் நீக்கப்படும்அளவு அமையும்.

இதில் வேபர் தலை கீழாக இருக்கும் என்பதை கவனிக்கவும். அதாவது, வேபரின் பின் பக்கமானது ‘வேபர் தாங்கி'யைத் தொட்டுக்கொண்டு இருக்கும். வேபரின் முன் பக்கம் Padஐ தொட்டுக்கொண்டு இருக்கும்.

இதில் ரசாயனத்தின் பங்கு என்ன? துகள்களின் பங்கு என்ன? என்பதைப் பார்ப்போம்.
ரசாயனம் ‘தேர்ந்தெடுக்க’ உதவுகிறது. அதாவது ஒரு பொருளை மட்டும் நீக்கவும், மற்ற பொருள்கள் அப்படியே இருக்கவும் வேண்டும் என்றால், அதற்கு சரியான ரசாயனம் தேவை. உதாரணமாக, கீழே இருக்கும் வரைபடத்தில் தாமிரத்தை மட்டும் எடுக்க வேண்டும். அதன் பின், சிலிக்கன் டை ஆக்சைடை ஒன்றும் செய்யக் கூடாது என்றால் தாமிரத்தை கொஞ்சம் கரைக்கும் ரசாயனத்தை கலக்க வேண்டும். தாமிரம் முடிந்து சிலிக்கன் டை ஆக்சைடு வந்தவுடன் பாலிஷ் நடக்காது.




துகள்கள், ரசாயன மாற்றமில்லாமல், பொருள்களை நீக்க (mechanical removal) உதவும். இதனால், மேடாக உள்ள இடங்கள் சீக்கிரம் அகற்றப்பட்டுவிடும். தாழ்ந்த இடங்களோ கொஞ்சம் கொஞ்சமாக அகற்றப் படும். அதனால் வேஃபர் ஒரே லெவலுக்கு வந்து விடும்.
உதாரணமாக, தாமிரத்தை நீக்க கொஞ்சம் அமிலம், கொஞ்சம் சிலிக்கன் டை ஆக்சைடு துகள்கள் (சுமார் 0.00005 மி.மீ அல்லது 50 நே.மீ விட்டம்) கலந்த கலவை உபயோகப்படுத்தப்படும். Pad என்பது பாலியுரித்தேன் (poly urethane) என்ற வகை பாலிமரில் (polymer) செய்யப்படும். இந்த pad இல் இரண்டு வகை இருக்கும். கண்ணாடி (சிலிக்கன் டை ஆக்சைடை) நீக்க hard pad என்ற கடினமான வகையும், தாமிரத்தை நீக்க soft pad என்ற மென்மையான வகையும் உபயோகிக்கப்படும். (இந்த இடத்தில் “கடினமான” என்றால் மிகவும் கடினமான் பொருள் என்று நினைக்க வேண்டாம். Soft pad என்பதன் தன்மை, கையில் தொட்டுப்பார்க்க ஏறக்குறைய முகத்திற்கு பவுடர் பூசும் பஃப் போலவும், hard pad என்பதன் தன்மை ஒரு தோல் பையைப்போலவும் இருக்கும்).

இந்த முறையில் இரண்டு குறிக்கோள்கள் உண்டு. ஒன்று அதிகமாக அல்லது உபரியாக இருக்கும் பொருளை எடுத்து விட வேண்டும். இரண்டாவது சமச்சீரான அளவில் (planar level) வேஃபரை கொண்டுவர வேண்டும். உதாரணமாக சில சமயங்களில் பொருள் படியவைக்கும்போது எல்லா இடங்களிலும் ஒரே அளவாக (uniform) இருக்காது. அப்போது மேடும் பள்ளமுமாக இருக்கும் அதை ஒரே லெவலில் (level)கொண்டு வர இம்முறை பயன்படும்.

இந்த முறையை செயல்படுத்திய பிறகுதான், ஐ.சி.க்களில் தாமிரக்கம்பிகள் கொண்டு மின் இணைப்பு கொடுக்க முடிந்தது. அதற்கு முன்னால், ஈர நிலை மற்றும் உலர் நிலை முறைகளைக் கொண்டு தாமிரக் கம்பிகளை செய்ய பல விஞ்ஞானிகள் முயன்றாலும் பலன் இல்லாமல் இருந்த்து. 1990க்கு பிறகு IBM விஞ்ஞானிகளின் முயற்சியால் தாமிர கம்பி முதல் முதலாக ஐ.சி.யில் வந்தது. செல்போன் முதல் பல சாதனங்கள் சிறிய பேட்டரியிலேயே அதிக நேரம் வேலை செய்ய இந்த “ரசாயன இயந்திர சமன் படுத்தல்” தொழில் நுட்பம் முக்கிய பங்கு ஆற்றுகிறது.

சுருக்கம்/summary: ஐ.சி. தயாரிப்பில், ஒரு பொருளை படிய வைக்கும் போது, எல்லா இடங்களிலும், தேவைக்கு அதிகமாகவே படிய வைக்கப்படும். உபரிப்பொருளை நீக்க, மூன்று வழிகள் இருக்கின்றன. ஈர நிலை அரித்தலில், திரவங்களில் வேஃபரை வைப்பதன் மூலம் பொருளை நீக்கலாம். ஆனால் இம்முறையில் எல்லாத்திசைகளிலும் பொருளை அரிப்பதால், இது சில இடங்களில் மட்டுமே பயன்படுத்தப்படுகிறது. உலர் நிலை அரித்தலில் பொருள்களை வாயுக்களைக் கொண்டு, பிளாஸ்மா நிலையில் அரிக்கலாம். இம்முறையில், ஒரு திசையில் மட்டும் அரிக்க முடியும். அதிகமாக இருக்கும் தாமிரத்தை நீக்க ரசாயன இயந்திர சமன்படுத்தல் என்ற சி.எம்.பி. தொழில் நுட்பம் பயன்படுகிறது. இம்முறையில் திரவ நிலையில் இருக்கும் ரசாயனப்பொருள்களுன் சிறிய துகள்களும் கலக்கப்பட்டு, வேஃபர் தேய்க்கப்படுகிறது. இது உபரிப்பொருளை நீக்குவதுடன் வேஃபரை சமச்சீராக்கவும் உதவுகிறது.

இந்த பதிவுகளில் படிய வைக்கும் முறைகளையும், நீக்கும் முறைகளையும் ஓரளவு சுருக்கமாகவே எழுதி இருக்கிறேன். உண்மையில் ஒவ்வொரு முறையிலும் பற்பல தொழில்
நுட்ப நுணுக்கங்கள் பயன்பாட்டில் உள்ளன.

அடுத்த பதிவில், அயனிகளை பதிப்பது எப்படி என்பதை பார்க்கலாம்.

Removal Techniques -3 (அதிகமாக இருக்கும்) பொருளை நீக்குதல்-3 (Dry Etching)

உலர் நிலை அரித்தலில், ஒரே திசையில் அரிக்கும்படி செய்ய இரண்டு முக்கிய காரணங்கள் உண்டு. ஒன்று, பிளாஸ்மா நிலையில் அதிக ரசாயன வினைகள் நடந்து பொருள்கள் அரிக்கப் படுவதால் கொஞ்சம் வெப்பம் உருவாகும். வெப்பத்தில், மேலே இருக்கும் போட்டோ ரெசிஸ்டு கொஞ்சம் இளகி, கீழே வரும். அப்போது அது பிளாஸ்மாவுடன் வினைபுரிந்து கொஞ்சம் கெட்டிஆகி விடும். இதற்கு ”திரை” அல்லது ”வீல் (veil)” என்று பெயர். இதனால், பக்கச் சுவர்களை பிளாஸ்மா தாக்காது. அதை கீழேஇருக்கும் படங்களில் காணலாம்.









இரண்டாவது, பிளாஸ்மாவை உருவாக்கும் பொழுது நெகடிவ் இணைப்பு உள்ள மின் தகடு / எலக்ட்ரோடு, வேஃபர் அருகில் இருக்கும். அதனால், பிளாஸ்மாவில் இருக்கும் பாஸிடிவ் அயனிகள் வேஃபரை நோக்கி வரும். வேகமாக வந்து வேபரைத்தாக்கி, சிறிதளவு பொருளையும் எடுத்து விடும். (இது பி.வி.டி.யில், அயனிகள் வந்து டார்கெட்டை தாக்குவது போல). இதனாலும் ஒரு திசையில் துளை ஏற்படும். மேலும் இவ்வாறு அயனிகளின் தாக்குதலை அதிகமாக்க, ஆர்கான் வாயுவையும் சேர்க்கலாம். ஆர்கான் வாயு, பிளாஸ்மாவில் அயனியாகி பின் வேஃபரைத் தாக்கும். ஆனால், ஆர்கான் அயனியோ அல்லது அணுவோ, வேஃபருடன் ரசாயன சேர்க்கையில் ஈடுபடாது. அதனால், ஒரு திசையில் மட்டுமே துளை ஏற்படும்.



இந்த முறையில் உள்ள குறைபாடு என்னவென்றால், ஆர்கான் அயனி எல்லாப் பொருள்களையும் தாக்கும். பிளாஸ்மாவில் ஹைட்ரஜன், ஆக்சிஜன் போன்ற வேதிப் பொருள்களை மாற்றி, சிலிக்கனை அரிக்கலாம் அல்லது அரிக்கக் கூடாது என்று கட்டுப்படுத்த முடியும். ஆனால் ஆர்கான் அயனியையும் சேர்த்தால், அவ்வாறு நன்றாக கட்டுப்படுத்த முடியாது. இதனால், எல்லாப் பொருள்களும் அரிக்கப் பட்டு, ‘தேர்ந்தெடுக்கும் திறன்’ குறைந்து விடும்.

ஆர்கான் இல்லாமல் அரித்தலுக்கு, பிளாஸ்மா எட்சிங் (plasma etching) என்றும், ஆர்கானுடன் அரித்தலுக்கு ரியாக்டிவ் அயன் எட்சிங் (Reactive Ion etching) அல்லது “ரை” (RIE) என்று பெயர். ஆர்கான் வாயுவை சரியான அளவில் சேர்த்தால் ஒரு திசை அரித்தலுக்கு உதவும். அதே சமயம் ‘தேர்ந்தெடுக்கும் திறன்’ அதிகம் பாதிக்கப் படாது. அதனால் இந்த ஆர்கான் மற்றும் மற்ற வாய்க்களின் அளவை மிகக் கவனமாகக் கட்டுப்படுத்த வேண்டும். இந்த ப்ளாஸ்மாவிலேயே காந்தப் புலன் துணை கொண்டு அதிக அடர்த்தியான பிளாஸ்மா (high density plasma) என்ற நிலையை உருவாக்கியும் அரித்தலின் வேகத்தை அதிகரிக்கலாம்.

உலர் நிலை அல்லது ஈர நிலை அரித்தல் மூலம் தாமிரத்தை அரிக்க முடிவதில்லை. இவ்வாறு அரிக்க முயன்றால் ஈர நிலையில் எல்லாத் தாமிரமும் வெளியே வந்து விடும். அல்லது உலர் நிலையில் ரசாயன வினைக்கு பிறகு வரும் பொருள்கள் வாயுவாக இல்லாமல் திடப்பொருளாக இருப்பதால், எங்கே பொருளை நீக்க விரும்புகிறோமோ, அங்கு வெளியே வருவதில்லை. இதனால், தாமிரத்தை நீக்க ரசாயன இயந்திர சமன்படுத்தல் என்ற ”கெமிக்கல் மெக்கானிகல் ப்ளேனரைசேஷன்” (Chemical Mechanical Planarization) அல்லது சி.எம்.பி. (CMP) என்ற முறை பயன்படுத்தப் படுகிறது. இதை அடுத்த பதிவில் பார்க்கலாம்.

Removal Techniques-2(அதிகமாக இருக்கும்) பொருளை நீக்குதல்-2.(Dry etching)

உலர் நிலை அரித்தல்/ dry etching: உலர் நிலை அரித்தலில் வாயுக்களை கொண்டு வேதி சேர்க்கை நடைபெறும். இந்த முறையில் வினையின் முடிவில் வரும் பொருள்கள் அனைத்தும் வாயு நிலையிலேயே இருக்க வேண்டும். இல்லா விட்டால் பொருள்கள் வேஃபரிலிருந்து வெளியே வராது. உலர் நிலை அரித்தலுக்கு ஒரு உதாரணத்தைப் பார்க்கலாம். நீங்கள் தெருவிலோ அல்லது அடுப்பங்கரையிலோ புகையில் மாட்டிக்கொண்டால் கண்களில் நீர் வருவதற்கு, காற்றிலிருக்கும் சில மாசுக்கள், உங்கள் கண்களுடன் ரசாயன வினையில் ஈடுபடுவதுதான் காரணம். பல வாயுக்களுக்கு ரசாயன சேர்க்கை மூலம் பொருள்களுடன் வினை புரியும் தன்மை அல்லது அரிக்கும் தன்மை உண்டு.

வாயுக்களைக் கொண்டு, சாதாரணமாக சில பொருள்களை மட்டுமே அரிக்க முடியும். ஆனால் இந்த கருவிக்குள் பிளாஸ்மாவை உருவாக்கினால், வாயுக்களில் இருக்கும் மூலக்கூறுகள் (molecules) அயனிகளாகவும் (ions) அணுக்களாகவும்(radicals) பிரியும். அந்த அயனிகளும், அணுக்களும் அதிக வினைத்திறன் கொண்டவை. அவை வேஃபரின் மேல் உள்ள பொருளுடன் வினை புரிந்து அரித்து விடும்.

உதாரணமாக, வேஃபர் மேல் சிலிக்கனை அல்லது சிலிக்கன் டை ஆக்சைடை அரிக்க வேண்டும் என்றால், கார்பன் டெட்ரா ப்ளூரைடு (CF₄)என்ற வாயுவையும், ஹைட்ரைஜன் (H₂)வாயுவையும் பயன்படுத்தலாம். முதலில் அறையிலிருந்து காற்று வெளியேற்றப்பட்டு வெற்றிடம் உருவாக்கப்படும். பின், கார்பன் டெட்ரா ப்ளூரைடு (CF₄) மற்றும் ஹைட்ரஜன் (H₂)வாயுக்கள் குறிப்பிட்ட அளவில் (நொடிக்கு சில கிராம்கள் என்ற அளவில்) செலுத்தப்படும் இவை சிலிக்கன் டை ஆக்சைடு மற்றும் சிலிக்கனுடன் வாயு நிலையில் ரசாயன சேர்க்கையில் ஈடுபடாது.
ஆனால், சேம்பர்/அறையில் உள்ள மின் தகடுகளில், தகுந்த மின் அழுத்தம் (voltage) கொடுத்தால், பிளாஸ்மா உருவாகும். அப்போது CF₄ மற்றும் H₂ பிரிந்து CF₃⁺, F, CF₂⁺, H போன்ற பல அயனிகளும், அணுக்களும் உருவாகும். இவை சிலிக்கன் டை ஆக்சைடு மற்றும் சிலிக்கன் ஆகியவற்றை அரிக்கும் தன்மை உடையவை.

இப்போது, “சிலிக்கன் டை ஆக்சைடை அரிக்க வேண்டும், ஆனால் சிலிக்கனை அரிக்க வேண்டாம்” என்றால், CF₄ குறைவாகவும் H₂ அதிகமாகவும் செலுத்த வேண்டும். வேறு சமயம், “சிலிக்கனை மட்டும் அரிக்க வேண்டும், சிலிக்கன் டை ஆக்சைடை அரிக்க வேண்டாம்” என்றால் CF₄ உடன் ஹைட்ரஜனுக்கு பதிலாக ஆக்சிஜனை செலுத்த வேண்டும். எந்தப் பொருளாக இருந்தாலும், மின் அழுத்தத்தை(voltage) நிறுத்தி விட்டால், பிளாஸ்மா மறைந்து அரித்தலும் உடனே நின்று விடும்.
இப்பொது, உலர் நிலை அரித்தலை ஐ.சி. தயாரிப்பில் உள்ள ஒரு கட்டத்தில் எடுத்து ஒரு உதாரணமாகப் பார்க்கலாம். இதில் உள்ள பிரச்சனைகளையும் அவற்றை எதிர் கொள்ளும் வழிமுறைகளையும் காணலாம்.

கீழே இருக்கும் வரைபடத்தில் லித்தோகிராபிக்கு பிறகு, ‘டெவலப்’ செய்த நிலையில் உள்ள ஒரு ஐ.சி.யின் படம் கொடுக்கப்பட்டு உள்ளது.




இங்கே கீழே இருக்கும் தாமிரக் கம்பியை மேல் தளத்துடன் இணைக்க வேண்டும். அதற்கு, சரியான இடத்தில் அரித்தல் மூலம் துளை செய்து பின்னர் தாமிரத்தை எல்லா இடங்களிலும் படிய வைத்து கடைசி கட்டத்தில் அதிகமாக (உபரியாக) இருக்கும் தாமிரத்தை நீக்கி விட வேண்டும். இந்த இடத்தில் அரித்தல் மூலம் துளை செய்வதன் விவரங்களை மட்டும் காண்போம்.


வரைபடத்தில் முதல் கட்டத்தில் மேலிருந்து கீழே ‘ஒரு திசை’ அரித்தல் மூலம் சிலிக்கன் டை ஆக்சைடை நீக்கினால் நமக்கு தேவையான துளை வந்து விடும். அது சரியாக தாமிரத்தில் நிற்க வேண்டும். அதற்கு முன்னால் நின்று விட்டால் under etch அல்லது ‘அளவு குறைந்த அரித்தல்’ எனப்படும். சரியாக நிறுத்தாமல், அதிக நேரம் அரித்தால் over etch அல்லது ‘அதிகமான அரித்தல்’ எனப்படும். இவை இரண்டுமே பிரச்சனை தான். தவிர ஒரு திசையில் அரிக்காமல் எல்லா திசைகளிலும் அரித்தாலும் பிரச்சனையே.

Under etch என்ற அளவு குறைந்த அரித்தலில் கொஞ்சம் சிலிக்கன் டை ஆக்சைடு மிச்சம் இருக்கும். பின்னர் துளையில் தாமிரத்தை படியவைத்தாலும், மேலே படிய வைத்த தாமிரம், கீழே இருக்கும் தாமிரத்தைத் தொட முடியாது. அதனால், இந்தக் கம்பியில் மின்சாரத்தை கடத்த முடியாமல், ஐ.சி. வேலை செய்யாமல் போகும்.
இதனால், ஏற்கனவே சில வேஃபர்களை இந்த முறையில் 60 நொடிகள், 90 நொடிகள், 120 நொடிகள் என்று பல வேறு நேரங்களில் அரித்து, “இவ்வளவு நேரம் அரித்தால், இவ்வளவு தூரம்/ஆழம் துளையிடலாம்” என்று கணக்கெடுத்து வைத்திருப்பார்கள். இந்தக் கணக்கை வைத்து, உலர் நிலை அரித்தலை குறிப்பிட்ட நேரம் இயக்கினால், சரியான அளவு துளை இடலாம். அதிலும் கூட சிற்சில சமயம் கொஞ்சம் தவறு ஏற்படலாம் என்பதால் எவ்வளவு தேவையோ அதைவிட 10 சதவிகிதம் அதிக நேரம் இயக்கப்படும்.


அதிகமாக அரித்தால், கீழே இருக்கும் தாமிரமும் அரிக்கப் பட்டு விடுமே? அதைத்தடுக்க தாமிரப்படலத்தின் மேல் சிலிக்கன் நைட் ரைடு என்ற பொருளை சிறிய அளவு படிய வைப்பார்கள். (அடுத்த படம்)

அது சிலிக்கன் டை ஆக்சைடை அரிக்கும் கலவையால் பாதிக்கப் படாது. இந்த சிலிக்கன் நைட்ரைடு இருப்பதால், கொஞ்ச நேரம் அதிகமாக அரித்தாலும், கீழே இருக்கும் தாமிரத்திற்கு பாதிப்பு இருக்காது. சிலிக்கன் டை ஆக்சைடை முழுதும் அரித்த பின்னர், சிலிக்கன் நைட்ரைடையும் உலர் நிலை அரிப்பில் (வேறு வாயுக்கள் வைத்து) நீக்கி விட வேண்டும். அப்போது சிறிய அளவே உள்ள சிலிக்கன் நைட்ரைடை எடுக்க வேண்டும் என்பதால், மிக நல்ல கட்டுப்பாட்டுடன் எடுக்க முடியும். அப்போது ‘அளவு குறைந்தோ’ அல்லது ‘அதிகமாகவோ’ அரிக்கப்படும் அபாயம் இல்லை.

உலர் நிலை அரித்தலில் ”ஒரே திசையில் அரிக்கும் படி செய்வது எப்படி?” என்பதை அடுத்த பதிவில் காண்போம்.

Removal Techniques-1 (அதிகமாக இருக்கும்) பொருளை நீக்குதல் -1 (Wet Etching).

ஐ.சி. தயாரிப்பில், ஒரு பொருளைப் படிய வைக்கும் போது, நமக்கு தேவையான இடத்தில் மட்டும் படிய வைக்க முடியாது. அதனால் அளவுக்கு அதிகமாகவும், வேஃபர் முழுதும்தான் படிய வைக்க முடியும் என்பதைப் பார்த்தோம். இவ்வாறு படிந்துள்ள பொருள் ‘உபரிப் பொருள்’ (excess material) என்று சொல்லப்படும். இவற்றை நீக்கும் பொழுது, மிகக் கவனமாக செயல்பட வேண்டும். இல்லாவிட்டால், தேவையான இடங்களில் இருந்தும் பொருள் வெளியேறிவிடும். அதனால் இந்த முறைகளில், பொருள்கள் கொஞ்சம் கொஞ்சமாகவே மிகச்சிறிய அளவிலேயே வெளியே எடுக்கப் படுகின்றன. அதனால், இந்த முறைகள் ‘அரித்தல்’ அல்லது எட்சிங் (etching) என்று சொல்லப்படும். அதிக அளவில் வேகமாக எடுத்தால், ‘கரைத்தல்’ அல்லது dissolution என்று சொல்லலாம். ஐ.சி. தயாரிப்பில், அரித்தல் முறைகளே பயன்படுத்தப் படுகின்றன.

ஐ.சி. தயாரிப்பில், அதிகமாக படிந்துள்ள பொருளை எடுப்பது ஒரு செய்முறை(Process) ஆகும். இதில் ரசாயன மாற்றங்கள் இருக்கும். அரித்தல் முறையை மூன்று வழிகளாகப் பிரிக்கலாம்.

1. பொருளை திரவங்கள் கொண்டு அரித்து எடுப்பது “திரவ நிலை அல்லது ஈர நிலை அரித்தல் wet etching” என்று சொல்லப்படும்.
2. வாயுக்களை கொண்டு எடுப்பது, “ வாயு நிலை அல்லது உலர் நிலை அரித்தல் dry etching” எனப்படும்.
3. திரவ நிலையில் அரிக்கும்பொழுது, சிறிய துகள்களைக்கொண்டு தேய்த்து எடுப்பது, “வேதி இயந்திர சமன் படுத்தல் / Chemical mechanical planarization” எனப்படும்.

திரவ நிலை அரித்தல்/Wet etching:
இம்முறையில், ஒரு தொட்டியில் அரிக்கும் பொருளான தண்ணீருடன் சரியான அளவு கலந்து வைக்கப்படும். அதில் வேஃபர்களை குறிப்பிட்ட நேரனம் அமிழ்த்தி வைத்தால் அதில் அளவுக்கு அதிகமாக (உபரியாக) இருக்கும் பொருள் கரைந்துவிடும். கலவையை சரியான வெப்ப நிலையில் வைத்திருக்கவும், நன்றாக கலக்கவும் (mixing) தேவையான வசதிகள் இருக்கும். இதில் ஒரே சமயத்தில் 10 அல்லது 25 வேஃபர்களை உயோகப்படுத்தலாம். குறிப்பிட்ட நேரத்திற்குப் பிறகு, வேஃபர்களை வெளியே எடுத்து, சுத்தமான தண்ணீரில் கழுவி, பிறகு சுழற்சி முறையில் உலர வைக்க வேண்டும். சுழல வைக்காமல், வெறுமனே உலர வைத்தால், தண்ணீர் இருந்த இடம் ‘திட்டு திட்டாக’ தெரியும். இது ”வாட்டர்-மார்க்” (water mark) எனப்படும். இந்த வாட்டர்-மார்க் இருக்கும் இடங்களில், அடுத்த கட்டத்தில் ஒரு பொருளை படிய வைப்பதோ அல்லது நீக்குவதோ கடினம். அதனால், வெறுமனே உலர வைக்காமல், சுழல் முறையில் உலர வைக்கப்படும்.

ஏறக்குறைய உலகத்திலுள்ள எல்லாப் பொருள்களையும் அரிக்க ஏதாவது ஒரு திரவம் இருக்கும். ஐ.சி. தயாரிப்பு முறையில் உப்யோகிக்கப்படும் பொருள்களில் சிலிக்கன் டை ஆக்சைடு எனற கண்ணாடியும் ஒன்று. இது அவ்வளவு சுலபமாக எதிலும் கரையாது. ஆனால் இதையும் ஹைட்ரோ ப்ளூரிக் (HF) என்ற அமிலம் கொஞ்சம் கொஞ்சமாக அரிக்கும். பொட்டாசியம் ஹைட்ராக்சைடு (KOH) போன்ற காரங்களும் கண்ணாடியை மிகச் சிறிய அளவில் கரைக்கும். இந்த இடத்தில் ஒரு முக்கியமான விஷயத்தை நினைவு கொள்ள வேண்டும். ஐ.சி. தயாரிப்பில் பெரும்பாலான பொருள்கள் மிகச் சிறிய அளவிலேயே (0.0001 மி.மீ. அளவில்) பயன்படுத்தப் படுகின்றன. அதனால், உபரிப் பொருளை எடுக்க, நிறைய அளவு அரிக்க வேண்டியதில்லை.

இங்கே திரவத்தின் “தேர்ந்தெடுக்கும் திறன்” அல்லது செலக்டிவிடி (selectivity) என்ற பண்பு மிக முக்கியம். ‘தேர்ந்தெடுக்கும் திறன்’ என்றால் என்ன? அதன் முக்கியத்துவம் என்ன?இதை ஒரு உதாரணத்தின் மூலம் பார்க்கலாம்.

ஒரு திரவம், ஒரு நிமிடத்தில் ”நமக்கு தேவையான பொருளை அரிக்கும் அளவு எவ்வளவு”, ”மற்ற பொருள்களை அரிக்கும் அளவு எவ்வளவு” என்பதை அறிந்து கொள்ள வேண்டும். அவற்றின் விகிதம் ‘தேர்ந்தெடுக்கும் திறன்’ என்று சொல்லப்படும். ஐ.சி. தயாரிப்பில், அதிக தேர்ந்தெடுக்கும் திறன் இருக்கும் திரவத்தையே பயன்படுத்த வேண்டும்.
எடுத்துக்காட்டாக, கீழிருக்கும் வரைபடத்தைப் பார்க்கவும்.



இங்கே, சிலிக்கன் நைட்ரைடு படலத்தை முழுவதும் நீக்க வேண்டும். அதே சமயம் சிலிக்கன் ஆக்சைடு படலம் அப்படியே இருக்க வேண்டும். ஹைட்ரோ ப்ளூரிக் அமிலம் என்ற திரவம், சிலிக்கன் டை ஆக்சைடு மற்றும் சிலிக்கன் நைட்ரைடு ஆகிய இரண்டு படலங்களையும் அரிக்கக் கூடியது. சிலிக்கன் நைட்ரைடு நிமிடத்திற்கு 5 நே.மீ. அளவு அரிக்கப் படலாம்.சிலிக்கன் டை ஆக்சைடு நிமிடத்திற்கு 20 நே.மீ. அளவு அரிக்கப் படலாம். (இந்த அளவுகள் அமிலத்தின் அளவு மற்றும் வெப்ப நிலையைப் பொருத்தது) அதனால், ‘தேர்ந்தெடுக்கும் திறன்” 5/20 =0.25 என்ற அளவே இருக்கும். இந்த சமயத்தில் ஹைட்ரோ ப்ளூரிக் அமிலத்தை பயன்படுத்தக் கூடாது. இதற்கு பதிலாக பாஸ்பாரிக் அமிலத்தை உபயோகித்தால் அது பெரும்பாலும் சிலிக்கன் நைட்ரைடு படலத்தை மட்டுமே அரிக்கும். சிலிக்கன் டை ஆக்சைடு அப்படியே இருக்கும். பாஸ்பாரிக் அமிலத்தின் தேர்ந்தெடுக்கும் திறன், (சிலிக்கன் நைட்ரைடும் சிலிக்கன் டை ஆக்சைடும் இருக்கும் இந்த இடத்தில்) அதிகம்.

எந்த முறையிலும், வேஃபரை அதிக நேரம் வைத்திருந்தால், தேவைக்கு அதிகம் அரித்து விடும். அல்லது குறைவாக வைத்திருந்தால் தேவையான அளவு அரிக்காது. இரண்டுமே தொல்லைதான். பெரும்பாலும் வேஃபரின் மேல் உள்ள பொருளை முற்றிலும் எடுக்க வேண்டியபொழுது தான் திரவ நிலை நீக்குதல் உபயோகிக்கப் படுகிறது. அதைத் தவிர ஒவ்வொரு கட்டத்திலும் (step) வேஃபர் மேல் விழுந்துவிட்ட தூசுக்களை அகற்றி சுத்தம் செய்ய (கழுவ) திரவ நிலை நீக்குதல் பயன்படுத்தப் படுகிறது. சுத்தம் செய்தல் (கழுவுதல் cleaning) சி.வி.டி.க்கு முன்னால், சி.வி.டி.க்கு பின்னால், லித்தோவிற்கு முன்னால், பின்னால் என்று பல இடங்களில் மீண்டும் மீண்டும் வரும். இதற்கு standard clean-1 அல்லது எஸ். சி.-1 (SC-1) என்ற கலவையும், அடுத்து standard clean-2 என்ற எஸ்.சி.-2 (SC-2) என்ற கலவையும் பயன்படுத்தப்படும். எஸ்.சி.-1இல் அம்மோனியாவும் (NH₄OH) , ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடு (H₂O₂) என்ற வேதிர்ப் பொருளும் தண்ணீருடன் கலந்து இருக்கும். இவற்றின் அளவுகள் ஒவ்வொரு இடத்திலும் கொஞ்சம் மாறுபடும். எஸ்.சி.-2 இல், ஹைட்ரோ குளோரிக் அமிலமும் (HCl), ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடும் தண்ணீருடன் கலந்து இருக்கும்.

லித்தோ கிராபியில் உள்ள போட்டோ ரெசிஸ்டு என்ற பொருளை ‘டெவலப்’ செய்யும் பொழுதும், பின்னர் கழுவும் பொழுதும், வெளியே எடுக்க திரவ நிலை அரித்தல்தான் பயன்படுத்தப் படும். இந்த போட்டோ ரெசிஸ்டு கரிமப் பொருள் (organic material) என்பதால், பெரும்பாலும் தண்ணீர் அல்லாத அசிடோன் (acetone) போன்ற கரிம திரவங்களே அரிக்கப் பயன்படுத்தப் படும்.

திரவ நிலையில் அர்க்கும்பொழுது கரைந்த பொருள்கள் சுலபமாக வெளியே வந்து விடும். ஒரு பொருளை எல்லாப் பகாங்களிலும் அரித்தால் பொதுவாக அரித்தல் என்றோ அல்லது எல்லா திசையிலும் அரித்தல் என்றோ அல்லது ‘திசை வேறுபாடு இல்லாத அரித்தல்’ (isotropic etching) என்றோ கூறலாம். திரவ நிலை அரித்தல் இந்த வகையை சார்ந்தது. உதாரணமாக அடுத்த வரைபடத்தைப் பார்க்கவும்.



எனவே இந்த முறையில் ஒரே திசையில் அரிக்க இயலாது. அதாவது ‘டிரில்' (drill) செய்வது போல ஆழமான சிறிய துளை வேண்டும் என்றால் திரவ நிலையில் அரிக்க முடியாது.

வாயு நிலை (உலர் நிலை) அரித்தலில் சில நுணுக்கங்களைக் கையாண்டு ஒரு திசையில் மட்டுமே அரிக்கும் படி செய்யலாம். இதற்கு, ”ஒரு திசை அரித்தல் அல்லது நீக்குதல்” (uni directional etching or directional etching) என்று பெயர். ஐ. சி. தயாரிப்பில் பல இடங்களில் (குறிப்பாக லித்தோ கிராபிக்கு பிறகு) இந்த ஒரு-திசை-அரித்தல் தேவைப்படுகிறது.

உலர் நிலை அரித்தல் என்றால் என்ன? அதில் எப்படி ஒரு திசையில் மட்டும் அரிக்கும்படி செய்வது? இதை அடுத்த பதிவில் பார்க்கலாம்.

ஐ.சி. தயாரிப்பு பற்றிய சில விவரங்கள்.

சில சுவையான(?) விவரங்கள்:
1. அமெரிக்காவில் மின்சாரம் எல்லா வீடுகளுக்கும், எல்லா நிறுவனங்களுக்கும் தடையில்லாமல் வருடக்கணக்காக வந்துகொண்டு இருக்கும். மின்சாரம் நிறுத்தப்படுவது (current cut/ கரண்ட் கட்) என்பதோ அல்லது குறைந்த மின் அழுத்தம் ( லோ வோல்டேஜ் low voltage) என்ற பிரச்சனையோ வரவே வராது. புயலால் மின்கம்பங்கள் விழுவது போன்ற தவிர்க்க இயலாத காரணங்களால் மட்டுமே பல வருடங்களுக்கு ஒரு முறை மின்சாரம் தடைப்படும்.

இந்த அளவு மின்சாரம் இருக்கும் பொழுது கூட, ஐ.சி. தயாரிக்கும் நிறுவங்கள் தமது இயந்திரங்கள் நிற்காமல் வேலை செய்ய வேண்டி பெரிய ஜெனரேட்டர் (generator) போன்ற கருவிகளை வைத்திருக்கும். அதைத்தவிர மின்சாரம் வழங்கும் நிறுவனத்திடம் தனி ஒப்பந்தமும் போட்டிருக்கும். எப்படி என்றால், “தப்பித்தவறி மின்பளு (load) அதிகமாகி, சில இடங்களில் மின்சாரத்தை நிறுத்த நேர்ந்தால்கூட, இந்த ஐ.சி. நிறுவனங்களுக்கு வழங்கப்படும் மின்சாரத்திற்கு பாதிப்பு இருக்கக் கூடாது” என்று ஒப்பந்தம் இருக்கும். அதற்காக எப்பொழுதும் பெறும் மின்சாரத்திற்கே மற்ற வாணிக நிறுவங்களைவிட ஐ.சி. நிறுவனங்கள் அதிக விலை கொடுக்கும்.

மின்சாரம், தண்ணீர் ஆகியவை எப்பொழுதும் குறைவின்றி இருக்கும் அமெரிக்காவில் மற்ற கடைகளோ தயாரிப்பு நிறுவனங்களோ செய்யாத அளவு முன் எச்சரிக்கை நடவடிக்கையில் ஐ.சி. நிறுவனங்கள் ஈடுபடுவது ஏன்? இதற்குக் காரணம் கீழே வருகிறது.

ஐ.சி. தயாரிப்பில் 25 வேஃபர்கள் சேர்ந்து ஒரு பிரிவாக (batch) அனுப்பப்படும். ஈர நிலை அரித்தல், ஆக்சிஜனேற்றம் போன்ற முறைகளில், 25 வேஃபர்களும் ஒரே சமயத்தில் வினையில் ஈடுபடுத்தப்படும். இந்த 25 வேஃபர்கள் சேர்ந்த பிரிவிற்கு ‘லாட்’ (lot) என்று பெயர். பெரிய நிறுவனங்களில், ஒரு வாரத்தில் சில ஆயிரம் ‘லாட்’களில் ஐ.சி. தயாரிக்கப்படும். ஒரு வேஃபருக்கு 300 சில்லுக்கள் என்று வைத்துக்கொண்டால், சுமார் 75 லட்சம் சில்லுக்கள் தயாரிக்கப்படும். ஒவ்வொரு சில்லும் 2000 ரூபாய் விலைக்கு விற்பனையானால், ஒரு ‘லாட்’டில் ரூபாய் 75 லட்சத்திற்கு விற்கக்கூடிய சில்லுக்கள் தயார் ஆகும். கம்ப்யூட்டர் பிராசஸர் (computer processor) போன்ற சில்லுக்களில் ஒரு ‘லாட்’டின் விலை 4 அல்லது 5 கோடி ரூபாய் கூட இருக்கும். அமெரிக்க நாணயத்தில் இவற்றை ‘மில்லியன் டாலர் லாட்’ (million dollar lot) என்று சொல்வார்கள். இதன் மதிப்பை புரிந்து கொள்ள ஒரு எடுத்துக்காட்டு : 4 கோடி மதிப்புள்ள இந்த 25 வேஃபர்களின் எடை 4 கிலோவிற்கும் குறைவாகத்தான் இருக்கும். அதே மதிப்புள்ள தங்கத்தின் எடை (2007 நிலவரப்படி) சுமார் 40 கிலோ இருக்கும். எடைக்கு எடை பார்த்தால் இந்த ஐ.சி.க்கள் தங்கத்தை விட பத்து மடங்கு விலை உயர்ந்தவை. இவற்றை தயாரிக்கும்பொழுது திடீரெனக் கருவிகள் நின்று விட்டால் பல கோடிக்கணக்கான ரூபாய் நஷ்டம் ஏற்படும். இதைத் தவிர்க்கவே ஐ.சி. நிறுவனங்கள் மிகுந்த முன் எச்சரிக்கையுடன் செயல்படுகின்றன.

ஒரு வாரத்தில் தயாரிக்கப்படும் ஐ.சி.க்களின் மதிப்பு ஆயிரத்து ஐந்நூறு கோடி ரூபாய் ஆகிவிடும். இவற்றில் நாம் எதிர்பார்த்தபடி ஒவ்வொரு வேஃபரிலும் 300 சில்லுக்கள் சரியாக வராது. சுமார் 200 சில்லுக்களே வேலை செய்யும் என்றால், அந்த நிறுவனத்தில் வருவாயில் வாரத்திற்கு 500 கோடி ரூபாய் குறைந்துவிடும். yieldல் 1 சதவிகிதம் அதிகரித்தால் கூட வருவாய் வாரத்திற்கு 15 கோடி அதிகமாகும். அதனால் எல்லா நிறுவனங்களும் செய்முறை குறைபாடுகளைக் களைவதிலும், தயாரிக்கும் இடத்தை மிகத்தூய்மையாக வைத்திருப்பதிலும் அதிக கவனம் செலுத்துகின்றன.

இந்த சில்லுக்களை கணிப்பொறி தயார் செய்யும் (அசெம்பிள் assemble செய்யும்) இடத்திற்கு கொண்டு செல்லும் லாரி(truck)களுக்கும் ஆயுதங்களுடன் கூடிய பலத்த பாதுகாப்பு இருக்கும். தங்கத்தை விட விலை மதிப்பு உயர்ந்த பொருளை லாரி லாரியாக அனுப்பும்பொழுது இவ்வாறு செய்வதில் ஆச்சரியம் ஒன்றும் இல்லை.

2. தாய்வானில் பொறியாளர் (engineer) வேலைக்கு ஆண், பெண் இருவருமே தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டு வேலை செய்கின்றனர். ஆனால், ஆபரேட்டர் (operator) வேலைக்கு பெண்களே பெரும்பாலும் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறார்கள். ஐ.சி. நிறுவனங்கள் ஆண்களை அவ்வளவு சுலபமாக operator வேலைக்கு எடுப்பதில்லை. இதற்குக் காரணம் என்ன? “பெண்கள் ஒரே மாதிரியான வேலையை, கவனம் சிதறாமல், போர் (bore) அடித்தாலும் செய்வார்கள். ஆண்கள் போர் அடித்தால் ஏதாவது ஒன்றை மாற்றி விடுவார்கள். கைகளை வைத்துக்கொண்டு சும்மா இருக்க மாட்டார்கள்” என்று ‘பெயர் சொல்ல விரும்பாத’ நிறுவன அதிகாரி சொல்வார். இந்த ஐ.சி. தயாரிப்பில், எல்லாம் சரியாக போய்க்கொண்டு இருக்கும் போது, ஏதாவது ஒன்றை கொஞ்சம் மாற்றினால், கோடிக்கணக்கில் நஷ்டம் ஏற்படும் என்பதால், இதை ஒரு ‘ஜோக்’காக விட்டு விட முடியாது. அதே சமயம் அமெரிக்கா போன்ற நாடுகளில் இந்த பாகுபாடு கிடையாது. சொல்லப்போனால், பல கம்பெனிகளில், ஆபரேட்டர்/ operator வேலையில் ஆண்களே அதிகம் கூட இருக்கலாம். ஐ.சி. தயாரிப்பு போன்ற முன்னேறிய தொழில் நுட்பத்தில்கூட வெவ்வேறு நாடுகளில் அவர்களின் கலாச்சாரத்தின் தாக்கம் இருக்கத்தான் செய்கிறது.

3. TSMC என்ற தைவானைச் சேர்ந்த நிறுவனம், 1990களில் அமெரிக்க நிறுவனங்களைவிட இரண்டு அல்லது மூன்று ‘தலைமுறைகள்’ பின்தங்கி இருந்தது. அப்போது, சைனாவிலிருந்து பலர் அமெரிக்கா மற்றும் ஐரோப்பா சென்று ஐ.சி. தயாரிப்பு தொழில் நுட்பத்தில் உயர்கல்வி கற்று, அமெரிக்க ஐ.சி. தொழிற்சாலைகளில் வேலை செய்து வந்தார்கள். இப்போதும் இருக்கிறார்கள். இவர்களில் பலரை TSMC நல்ல சம்பளத்தில் வேலைக்கு அழைத்து வந்தது. அமெரிக்காவிலிருந்தும், ஜப்பானிலிருந்தும் நவீன தொழில் நுட்ப கருவிகளையும் இறக்குமதி செய்தது. இடைவிடாத உழைப்பின் மூலமும், திறமை வாய்ந்த தொழில் நுட்ப வல்லுனர்களுக்கு நல்ல சம்பளம் கொடுத்து அவர்கள் வெளியே போகாமல் காத்ததன் மூலமும், இப்போது உலகிலேயே ஐ.சி. தயாரிப்பின் தொழில் நுட்பத்தில் TSMC முன்னிலை வகிக்கிறது.

இந்திய அரசாங்கத்தால் தொடங்கப்பட்ட இரு நிறுவனங்கள் தற்போது இந்தியாவில் ஐ.சி.களை தயாரிகின்றன. ஒன்று பஞ்சாபில் மொஹாலி என்னும் இடத்தில் உள்ள “செமிகண்டக்டர் காம்ப்ளக்ஸ் லிமிடட்” (semiconductor complex limited அல்லது SCL). இன்னொன்று பெஙகளூரில் உள்ள “பாரத் எலக்ட்ரானிக்ஸ் லிமிடட்” (bharat electronics limited அல்லது BEL). இவை ராணுவம் (defence) மற்றும் இஸ்ரோ (ISRO) விண்வெளி நிறுவனதிற்குத் தேவையான ஐ.சி.களை தயாரிக்கின்றன. ஆனால் இவை தொழில்நுட்பத்தில் மற்ற நாடுகளை விட மிகப் பின்தங்கி உள்ளன. எடுத்துக்காட்டக வெளிநாடுகளில் இப்போது (2007ல்) 65 நே.மீ. அளவிலான டிரான்ஸிஸ்டர்கள் கொண்ட சில்லை ஒரே வாரத்தில் லட்சக்கணக்கில் தயாரிக்க முடியும். இந்தியாவிலோ சுமார் 10000 நே.மீ. அளவிலான டிரான்ஸிஸ்டர்கள் கொண்ட சில்லைத் தான் தயாரிக்க முடியும். அதை விடக் குறைந்த அளவிலான டிரான்ஸிஸ்டர் செய்யும் தொழில்நுட்பம் நம்மிடம் இல்லை. இந்த சில்லுகளையும், அதிக அளவில் செய்யும் உற்பத்தித் திறன் இல்லை. நமது ஏவுகணைக்களுக்கும் செயற்கைக் கோள்களுக்கும் நம் நாட்டிலேயே சில்லு தயாரிக்கின்றோம். ஆனால் உலகத்தரம் வாய்ந்த சில்லு தயாரிக்க முடியாததால், சிறிதளவு பின் தங்க வேண்டியுள்ளது. மேலும், நம் ராணுவத் தேவைகளுக்கு, வெளி நாடுகளில் சில்லு செய்து தர மாட்டார்கள். அப்படி செய்ய முன் வந்தாலும் நாமும் அதை நம்பி வாங்க இயலாது; கூடாது.

ஏற்கனவே நாம் ஏவுகணை மற்றும் செயற்கைக் கோள் துறைகளில் நல்ல முன்னேற்றம் அடைந்திருக்கிறோம். ஐ.சி. தயாரிப்பில் முன்னிலை அடைந்தால், எல்லாத் துறைகளிலும் மேலும் அதிவிரைவில் முன்னேற்றம் காணலாம். இதற்குத் தேவையான முதலீடு செய்ய டாடா, ரிலயன்ஸ் போன்ற சில நிறுவனங்கலால் மட்டுமே முடியும். இந்தியாவில், எல்லா இடங்களிலும் தடையில்லாத மின்சாரமும் தண்ணீரும் கிடைப்பதில்லை என்றாலும், சில இடங்களில் இந்தத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய முடியும். தொழில்நுட்ப வல்லுநர்கள் பலரும் இந்தியாவில் இருக்கிறார்கள். மேலும் வெளிநாடுகளில் இருக்கும் இந்தியர்களில் பலர் இத்துறையில் தலை சிறந்து விளங்குகிறார்கள். அவர்களில் பலர் இந்தியாவில் இத்தொழிற்சாலை இருந்தால், இங்கு வேலை செய்வதை விரும்புவார்கள். ஐ.சி. தொழிற்சாலைகளிலும் நல்ல முதலீடும், வியாபார நுணுக்கமும் இருந்தால் குறுகிய காலத்தில் நம் நாட்டிலும் ஐ.சி. தயாரிப்பை நல்ல முறையில் செய்ய முடியும். இந்தியாவில் இத்தொழிற்சாலைகளைத் தொடங்கினால், நாட்டுக்கும் பயனுள்ளதாக இருக்கும். நல்ல அளவில் லாபமும் ஈட்டி வெற்றி காண்பது உறுதி.


தயாரிப்பு நிறுவங்களின் பட்டியல் (List of companies)


ஐ.சி. தயாரிப்பிற்குப் பயன்படும் பல கருவிகளை ‘அப்ளைடு மெட்டீரியல்ஸ்” (applied materials) என்ற நிறுவனம் தயாரிக்கிறது. இதுவே இத்துறையில் முதலிடம் வகிக்கிறது. CMP, CVD, Etch என்று பலவிதமான வேலைகளுக்கும் கருவிகள் இந்நிறுவனத்தால் தயாரிக்கப்படுகின்றன. நாவலஸ் (Novellus) என்ற நிறுவனமும், Tokyo Electronics Limited (TEL டெல்) என்ற நிறுவனமும் மற்ற பெரிய கருவிகள்-தயாரிப்பு- நிறுவனங்கள் (equipment manufacturer). இவை தவிர பல சிறிய நிறுவனங்களும் அமெரிக்காவிலும், ஐரோப்பாவிலும், ஜப்பானிலும் உள்ளன.

ஐ.சி.தயாரிப்புக்கு தேவையான வேதிப்பொருள்களை(chemicals/கெமிக்கல்ஸ்) BOC Edwards போன்ற பல நிறுவனங்கள் விற்கின்றன. இவை மிகவும் தூய்மையாக இருக்க வேண்டும் என்பதால், இவற்றின் விலை மிக அதிகம். எல்லா வேதிப்பொருள் நிறுவனங்களும் இவற்றை நல்ல தூய்மையான நிலையில் தயாரிக்க முடியாது.

இப்பகுதி/அத்தியாயத்தின் முடிவில் ஐ.சி.தயாரிப்பில் நேரடியாகவோ அல்லது உறுதுணையாகவோ ஈடுபட்டிருக்கும் நிறுவனங்களின் பட்டியல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. இது முழுமையான பட்டியல் அல்ல என்பதை நினைவில் கொள்ளவும்.

ஐ.சி. தயாரிக்கும் நிறுவனங்கள் சில:

1. அமெரிக்காவில்: Intel, AMD, Conexant, LSI Logic, Motorola, Micron, Phillips, IBM, Texas Instruments (TI), Fairchild, Lucent, Cypress
2. ஜப்பானில்: Sharp, Sony, Panasonic (Matsushita), Seiko (Epson), Toshiba
3. ஜெர்மனியில்: Infeneon
4. தென் கொரியாவில்: Samsung, Hynix
5. சிங்கப்பூரில்: Chartered Semiconductor
6. தாய்வானில்: TSMC, UMC
6. இஸ்ரேலில்: Tower Semiconductors

கருவிகள் தயாரிக்கும் நிறுவனங்கள் சில:
1. Sem Equipment
2. Varian
3. Veeco
4. CVD Equip Corporation
5. Solid State Equipment Corporation
6. FSI International
7. Strasbaugh
8. SpeedFAM
9. IPEC
10. ASML
11. KLA Tencor
12. TEL (Tokyo Electronics Limited)

ஐ.சி. டிஸைன் செய்ய மென்பொருள் தயாரிக்கும் நிறுவனங்கள் சில:
1. Cadence
2. Mentor
3. Magma

வேதிப்பொருள்கள் (Chemicals)தயாரிக்கும் நிறுவனங்கள் சில:
1. Sigma Aldrich
2. Johnson-Mathy
3. Cabot
4. Rohm
5. 3M
6. JT Baker
7. Praxair
8. Matheson
9. Airproducts

பரிசோதித்தல்-2. Testing - part 2

முழுமையான சோதனை: முதல் கட்டமாக, மேலோட்ட சோதனை முடிந்த பிறகு, ஒவ்வொரு சில்லிலும் ஒவ்வொரு பகுதியாக (block) பரிசோதிக்கப்படும். ஒவ்வொரு பகுதியிலும், பலவிதமான பரிசோதனை நடக்கும். ஏதாவது ஒன்றில் தேர்ச்சி பெறாவிட்டாலும், அந்த சில்லை உபயோகிக்க முடியாது.

எந்தத் தேர்வில் ஃபெயில் ஆகிறதோ, அப்போது குறிப்பிட்ட பகுதியில் குறிப்பிட்ட தேர்வில் (உதாரணமாக லாஜிக் பகுதியில், ஷார்ட்-சர்க்யூட் தேர்வில்) ஃபெயில் ஆனதாக பதிவு செய்யப்படும். பல சில்லுக்களை சோதித்தபிறகு, எந்தப் பகுதியில், எந்தத் தேர்வில் அதிகம் ‘ஃபெயிலியர்’ என்பதும் கணக்கிடப்படும். அப்புறம் சில ஃபெயில் ஆன சில்லுக்கள் மேலும் ‘உடைத்து’ பரிசோதனை செய்ய ‘ஃபெயிலியர் அனாலஸிஸ்’ பகுதிக்கு அனுப்பப்படும். இங்கே நாம் ‘உடைத்து’ என்று சொன்னாலும், சுத்தியலை வைத்து உடைப்பதாக கற்பனை செய்ய வேண்டாம்! ஒரு நகையில் வேலைப்பாடு செய்வது போல, நுண்ணிய கருவிகளை வைத்து ஒவ்வொரு படலமாக (layer) எடுத்து, எங்கே குறை என்று பார்க்கப்படும். இதற்கு நல்ல கருவிகளும், பொறுமையும், சிறந்த தொழில் நுட்ப அறிவும் தேவை.

இது டிடெக்டிவ் (detective) வேலை போன்றது. பெரும்பாலும், “தயாரிப்பில் இந்தக் குறை இருந்தால், சோதனையில், இந்தத் தேர்வில் ஃபெயில் ஆகும்” என்று சொல்ல முடியும். ஆனால், ஒரு தேர்வில் பெயில் ஆனால், இந்தக் காரணம்தான் என்று உறுதியாக சொல்ல முடியாது. உதாரணமாக, மெட்டல் படிய வைத்தல் கொஞ்சமாக இருந்தால், இணைப்பில் பிரச்சனை (connection problem) வரும். ஆனால், இணைப்பில் பிரச்சனை என்றால், மெட்டல் படிய வைக்கும் முறையில் குறையா, அல்லது உபரி-மெட்டல்-எடுக்கும் முறையில் அதிகமாக எடுத்துவிடப் பட்டதா என்று உடனே சொல்ல முடியாது. அதனால், இந்த ஃபெயிலியர் அனாலஸிஸ் வேலை செய்ய ஐ.சி. தயாரிப்பின் எல்லா கட்டங்கள் பற்றியும் நன்றாகத் தெரிந்திருக்க வேண்டும்.

மெமரி/நினைவகம்/memory சோதனை: ரிப்பேர்/repair:

மேலே பார்த்த முறை, ஏறக்குறைய எல்லா சில்லுக்களுக்கும் பொருந்தும். ஆனால், நினைவகம் அல்லது மெமரி (memory) அல்லது ரேம் (RAM) எனப்படும் சில்லுக்களில் இந்த முறை சற்று மாறும்.
மெமரி என்பது இப்போது 256 MB (மெகா-பைட்/mega byte), 512 MB என்று பல அளவுகளில் விற்கப்படுகிறது. இதை வாங்கிப் பார்த்தால் 16 அல்லது 32 சில்லுக்கள் இவற்றில் இருக்கும். ஒவ்வொன்றும் 16 MB அல்லது 32 MB மெமரியுடன் இருக்கும்.
ஒரு byte/பைட் என்பது 8 bit/பிட் சேர்ந்தது. 1024 பைட் சேர்ந்தால் 1 கிலோ பைட் ஆகும். 1024 கிலோ பைட் சேர்ந்தால் 1 மெகா-பைட் ஆகும். இந்த மெமரியின் வடிவமைப்பைப் பொருத்து ஒவ்வொரு bit/’பிட்’டுக்கும் ஒரு டிரான்ஸிஸ்டர் தேவைப்படலாம். 16 MB மெகா-பைட் கொண்ட சில்லில், 16*1024*1024*8 = 13,42,17,728 (அதாவது சுமார் 13 அல்லது 14 கோடி) டிரான்ஸிஸ்டர்கள் சரியாக வேலைசெய்ய வேண்டும். ஒரு டிரான்ஸிஸ்டர் வேலை செய்யாவிட்டாலும், மெமரி வேலை செய்யாது.

ஒரு மெமரி சில்லை வடிவமைக்கும் போது, சரியாக 13,42,17,728 டிரான்ஸிஸ்டர்கள் மட்டும் வைத்து தயாரித்தால், 100க்கு 30 அல்லது 40 மெமரி சில்லுக்களில் ஒன்று அல்லது இரண்டு டிரான்ஸிஸ்டர்கள் வேலை செய்யாமல் போய்விடலாம். அந்த சில்லுக்கள் எல்லாவற்றையும் தூக்கி எறிந்து விட்டால், நிறைய நஷ்டம் வரும். அதற்கு பதிலாக, வடிவமைப்பிலேயே 10 அல்லது 20 டிரான்ஸிஸ்டர்களை அதிகமாக வைத்து செய்து விடுவார்கள். இந்த டிரான்ஸிஸ்டர்களின் இணைப்பு (connection) சுலபமாக ‘’வெட்டி’ (fuse) விடும் படி இருக்கும். இவற்றை, லேசர்/laser வைத்து சில நொடிகள் சூடுபடுத்தினால் இணைப்பை உருக்கி (fuse செய்து) வெட்டி விடலாம்.

முழுமையான சோதிப்பில், ஏதாவது பிட் வேலை செய்யவில்லை என்றால், அந்த பிட் இணைப்பை வெட்டி விடலாம். இது ரிப்பேர் (repair) எனப்படும். அப்புறம் சரியாக 13,42,17,728 பிட்களுக்கு அதிகமாக இருக்கும் பிட்களையும் (அவை நன்றாக இருந்தாலும்) வெட்டி விடப்படும். முழு சோதிப்பில், பல பிட்கள் வேலை செய்யவில்லை என்றால் அதை ரிப்பேர் செய்ய முடியாது; தூக்கிப் போட்டுவிட வேண்டியதுதான். முழுமையான சோதிப்பில் எல்லா பிட்களும் நன்றாக வேலை செய்தாலும், அதிகமான 10 அல்லது 20 பிட்களின் இணைப்புகள் வெட்டி விடப்படும். இதனால், எல்லா சில்லுக்களிலும் சரியாக 16 MB இருக்கும். இலவசமாக (free) ஆக இருக்கிறதே என்று அதிக பிட்களை விட்டு விடக் கூடாது. அவற்றை, கம்ப்யூட்டரில் வைத்தால், கணக்கு சரியாக வராது.

இணைப்பை வெட்டிய பிறகு, மீண்டும் இந்த சில்லுக்களை சோதனை செய்து தேர்ச்சி பெற்ற பின் விற்பனைக்கு அனுப்பப்படும். பெரும்பாலும் ‘மறு தேர்வுக்கு’ அனுப்பப்படும் சில்லுக்களில் 100க்கு 98 தேர்ச்சி அடைந்துவிடும்.

இந்த வசதிக்குக் காரணம், எல்லா பிட்களின் அமைப்பும் ஒரே மாதிரி இருப்பதுதான். ஒரு பிராஸஸர் சில்லில் ஒவ்வொரு சர்க்யூட்டும் ஒவ்வொரு மாதிரி இருக்கும். அங்கே இந்த ‘வெட்டி விடும்’ வேலை நடக்காது.

மெமரி சில்லில் 100க்கு சுமார் 60 சில்லுக்கள் முதலிலேயே தேர்ந்து விடும். மீதி இருக்கும் 40 சில்லுக்களில் 30 அல்லது 35 சில்லுக்களை ரிப்பேர் செய்து விட முடியும். அதனால், மெமரி சில்லுக்களை குறைந்த விலையில் விற்க முடியும்.

பிராஸஸர் சில்லுக்களில், முதலில் தேறாவிட்டால் ரிப்பேர் செய்ய முடியாது. அதனால், ஒரு வேஃபரில் கொஞ்சம் குறைந்த அளவு சில்லுக்கள்தான் தயாரிக்க முடியும். அதனால், விலை அதிகமாக இருக்கும். தவிர, பிராஸஸர் வடிவமைப்பது கடினம் என்பதாலும், இதை செய்ய ஒரு சில நிறுவனங்களே இருப்பதாலும் அவற்றின் விலை அதிகமாக இருக்கும்.

செயற்கை விண்கோள்(சாடிலைட்/satillite), ஏவுகணை ஆகிய சாதனங்களில் உபயோகப்படுத்தும் ஐ.சி.க்கள் அதிக வெப்பத்திலும் குளிரிலும் சரியாக வேலை செய்ய வேண்டும். அதனால் பரிசோதனையின் போதே இந்த வகை ஐ.சி.க்களை அதிக வெப்பத்திலும் குளிரிலும் வைத்து சரியாக வேலை செய்கிறதா என்று பார்க்கப்படும். இதற்கான வசதிகளும் பரிசோதிக்கும் கருவிகளில் இருக்கும்.

சுருக்கம்/summary: மொத்தத்தில், பரிசோதிக்கும் பகுதியில், முதலில் வேஃபர் ‘மேலோட்டமாக’ சோதிக்கப்படும். அதில் தேறாவிட்டால், ஃபெயிலியர் அனாலஸிஸ் செய்ய அனுப்பப்படும். ‘மேலோட்ட சோதனையில்’ தேர்ச்சி பெற்ற வேஃபர், ‘முழுமையான’ சோதனைக்கு உட்படுத்தப்படும்.

அதில், ஒவ்வொரு சில்லும் நன்றாக சோதிக்கப் பட்டு, ‘தேர்ச்சி பெற்றது’/ ‘ஃபெயில் ஆனது’ என்று பிரிக்கப்படும். பிராஸஸர் போன்ற சில்லுக்களில், தேர்ச்சி பெற்ற சில்லுக்களும் வேகத்திறனுக்கு ஏற்ப 3.2 GHz என்றோ, 3.0 GHz என்றோ தரம் பிரித்து விற்கப்ப்படும். மெமரி போன்ற சில்லுக்களில், ஃபெயில் ஆன சில்லுக்களில் பலவற்றை ரிப்பேர் செய்து மறுபடியும் சோதித்து, தேர்ச்சி பெற்றால், விற்பனைக்கு அனுப்பப்படும். அதிலும் தேர்ச்சி பெறாவிட்டால்தான் (அல்லது முதலிலேயே ரிப்பேர் செய்ய முடியாவிட்டால்), ‘ஃபெயில்’ என்ற முடிவு வரும்.

ஃபெயில் ஆன சில்லுக்கள் எந்தப்பகுதியில்/block எந்தத் தேர்வில் ‘ஃபெயில்’ ஆனது என்று குறித்துக்கொள்ளப் பட்டு, அவற்றில் சிலவற்றை ‘ஃபெயிலியர் அனாலஸிஸ்’ பகுதிக்கு அனுப்பி விடப்படும். அவற்றை ஆராய்ந்து, ஃபெயில் ஆவதன் காரணத்தை அறிந்து, அதன் மூலம் தொழிற்சாலையில் உள்ள குறைகளைக் கண்டுபிடித்து அவற்றை நீக்கி உற்பத்தியைப் பெருக்கி லாபம் காணலாம். இது சொல்வதற்கு சுலபமாக இருந்தாலும், குறிப்பாக இந்த வேலையை நடைமுறையில் செய்ய நல்ல தொழில் நுட்பமும் அறிவுத்திறனும் தேவை.

பரிசோதித்தல் -1 . Testing-1

இண்டெல் பென்டியம் 3.2GHz, அல்லது 3 GHz என்றெல்லாம் விற்கிறார்களே, இவற்றை எப்படி தரம் பிரிக்கிறார்கள் போன்ற விவரங்களை இங்கு காண்போம்.

ஐ.சி. தயாரிப்பின் முடிவில் ஒவ்வொரு சில்லும் முழுமையாக பரிசோதிக்கப்படும் (complete test). இந்த சோதிப்பு ‘சில்லு வேலை செய்கிறதா இல்லையா’ என்று சுலபமாக முடிந்துவிடாது. ஒரு சில்லில் பல லட்சக்கணக்கான் அல்லது கோடிக்கணக்கான டிரான்ஸிஸ்டர்கள் உண்டு என்பதை அறிவோம். அவை எல்லாவற்றையும் ஒவ்வொரு டிரான்ஸிஸ்டராகப் பரிசோதிக்க முடியாது. அதற்கு பதிலாக, ஒரு சில்லை பல பகுதிகளாக (ப்ளாக்/block) பிரித்து, ஒவ்வொரு பகுதியாக சோதிக்கப்படும்.

உதாரணமாக, ஒரு பிராஸஸர்(processor) சில்லை, நினைவகம் (மெமரி memory), லாஜிக் (logic), டைமர் (timer clock), என்று பிரிக்கலாம். இதில், லாஜிக்கை, மேலும் சில பகுதிகளாகப் பிரித்து, ஒவ்வொரு பகுதியாக சோதனைகள் நடக்கும்.

தரம் பிரித்தல்:
இந்த சோதனைமுறைகளை, ஒரு எடுத்துக்காட்டு மூலம் பார்க்கலாம். ஒரு ரெடிமேட் டீ-ஷர்ட் (T-shirt) தயாரிக்கும் தொழிற்சாலையில் ஒரே டிஸைனில் (design/அமைப்பு) மூன்று அளவுகளில் (size) small, medium, large என்று டீ-ஷர்ட் தயார்செய்யலாம். லார்ஜ் டீ-ஷர்ட் அதிக விலைக்கும், மீடியம் டீ-ஷர்ட் நடுத்தர விலைக்கும், ஸ்மால் டீ-ஷர்ட் குறைந்த விலைக்கும் விற்பதாக வைத்துக் கொள்ளுங்கள்.

Large அளவில் மட்டுமே, பல ஆயிரம் டீ-ஷர்ட் தயாரித்தால், அதில் நன்றாக இருப்பதை நல்ல விலையிலும், சிறிய அளவு சேதாரம் (damage) இருப்பதை சற்று குறைந்த விலையிலும் விற்கலாம். மோசமான நிலையில் எந்த டீ-ஷர்ட்டாவது இருந்தால், அதை குப்பையில்தான் போடவேண்டும். அதை medium size என்று சொல்லி இன்னும் குறைந்த விலையில் விற்கமுடியாது. அதாவது, ஒரே லைனில்(line) வரும் டீ-ஷர்ட்கள், தரத்திற்கு ஏற்ப பிரித்து விற்கப்படும்.

பல டீ-ஷர்ட்கள் மோசமான நிலையில் வந்தால், அதற்கு என்ன காரணம் என்பதைப் பார்க்கவேண்டும். நிறைய டீ-ஷர்ட்களில் காலரில் சேதாரம் (damage) இருந்தால், உடனே காலர் தயார் செய்யும் பகுதிக்கு சென்று அங்கு இருக்கும் குறையை சரி செய்ய வேண்டும். இதைப்போலவே, medium size மற்றும் small size டீ-ஷர்ட்களையும் தரம் பிரித்து விற்க வேண்டும்.

இன்டெல் (intel) என்ற நிறுவனம் கணிப்பொறிக்கு மிக முக்கியமான பிராஸஸர் (processor) வகை சில்லுக்களை விற்கிறது. அதில், வேகத்திறனுக்கு ஏற்ப 3.2 GHz (கிகா-ஹெர்ட்ஸ் Giga Hertz), 3.0 GHz, 2.8 GHz என்று பல பிராஸஸர்கள் உண்டு. ஒரு சிலிக்கன் சில்லு வடிவமைக்கப்பட்டு (design செய்யப்பட்டு) தயாரித்த பிறகு, நல்ல வேகத்திறனில் (3.2 GHzல்) சரியாக வேலை செய்யும் சில்லு, 3.2 GHz chip என்று விற்கப்படும். அதே சில்லு, 3.2GHzல் சரியாக வேலை செய்யாமல், சற்று குறைவான வேகத்திறனில் (3.0 GHz) நன்றாக வேலை செய்தால், 3.0 GHz chip என்று விற்கப்படும். அதாவது, ஒரே வேஃபரில் வரும் சில்லுக்கள், வெவ்வேறு வேகத்திறன்களில் விற்கப்படலாம்.

ஆனால், எப்படி நாம் மோசமான large டீ-ஷர்ட்டை, medium டீ-ஷர்ட் என்று விற்கமுடியாதோ அது போலவே, 3.2 GHz அல்லது 3.0 GHzலும் அந்த சில்லு சரியாக வேலை செய்யாவிட்டால், அதை தூக்கி எறிந்துவிட வேண்டியதுதான்; 2.8 GHz என்று சொல்லி விற்கமுடியாது. இந்த வகையில், 3.2 GHz சில்லுக்களும் 3.0 GHz சில்லுக்களும், ‘3.2 GHz குடும்பம் “family” எனப்படும்.

2.8 GHz சில்லு வேறு வடிவமைப்பில் இருக்கும். அதில், மிகச்சிறப்பாக வேலை செய்யும் சில்லுக்களை 2.8 GHz என்றும், நடுத்தரமானவைகளை 2.6 GHz என்றும் விற்கலாம். இதை 2.8 GHz குடும்ப (family) சில்லுக்கள் என்பார்கள்.

வாசகர்கள் கவனத்திற்கு . இந்த உதாரணம், சோதிக்கும் முறைகளை நீங்கள் புரிந்துகொள்வதற்காகவே கொடுக்கப்பட்டிருக்கிறது. உண்மையில், intel நிறுவனத்தில் 3.0 GHz, 2.8 GHz எல்லாம் ஒரு ஃபேமிலி என்றும், 2.6 GHz, 2.4 GHz எல்லாம் இன்னொரு ஃபேமிலி என்று கூட இருக்கலாம். இது வியாபார ரகசியம் என்பதால், வெளியில் சொல்ல மாட்டார்கள்.

தொழிற்சாலையில் குறைகளை நீக்குதல்:
சரி, நல்ல சில்லுக்களைத் தரம் பார்த்து பிரித்து விற்றுவிடலாம். வேலை செய்யாத சில்லுக்களால் ஏதாவது பயன் உண்டா?

நமது டீ-ஷர்ட் உதாரணத்தில் நிறைய டீ-ஷர்ட்கள் மோசமாக வந்தால், எந்த்ப்பகுதியில் (காலரில்) அதிகப்பிரச்சனை என்று கண்டுபிடித்து, அந்தப் பகுதியில் சென்று குறைகளை நீக்கினால், அதிக லாபம் கிடைக்கும். எந்தப் பகுதியில் குறை என்று கண்டுபிடித்து, அப்புறம் என்ன குறை என்பதையும் கண்டுபிடித்த பின்னால்தான், குறையை நீக்க முடியும். உதாரணமாக, டீ-ஷர்ட்டில் காலர் சரியில்லை என்று தெரிந்தால் மட்டும் போதாது. காலர் அடிக்கடி கோணல்-மாணலாக இருந்தால் தைப்பவர் சரியாக வேலை செய்யவில்லை என்று அர்த்தம். அல்லது காலர் அடிக்கடி நைந்து வந்தால், அந்த துணியே சரியில்லை என்று அர்த்தம். விவரங்களைத் தெரிந்துகொண்ட பிறகு, துணியை மாற்ற வேண்டுமா அல்லது தையல் தைப்பவரை மாற்ற வேண்டுமா என்பதை முடிவு செய்யலாம்.

அதைப்போலவே, வேலை செய்யாத சில்லுக்கள் எந்தப் பகுதியில் (block) ஃபெயில் (fail) ஆகின்றன என்பதைப் பார்த்து, அப்புறம் ‘ஏன் ஃபெயில் ஆகிறது?’ என்பதையும் தெரிந்து கொள்ள வேண்டும். அதற்குப் பின்னால் குறைகளைத் திருத்த முயற்சி எடுக்கலாம். இங்கு ‘டீ-ஷர்ட்’ உதாரணம் போல, பார்த்த உடனேயே ‘ஏன் ஃபெயில் ஆகிறது?’ என்று கண்டுபிடிக்க முடியாது. அதற்கு, ஒவ்வொரு கம்பெனியிலும் ‘ஃபெயிலியர் அனாலஸிஸ்’ (failure analysis) அல்லது ‘குறையின் காரணம் காணும் ஆராய்சி’ என்று ஒரு தனிப் பிரிவே (department) உண்டு. அங்கு பல விலையுயர்ந்த நுட்பமான கருவிகள் மூலம் வேலைசெய்யாத சில்லுக்களில் சிலவற்றை ஆராய்ந்து, காரணம் கண்டு பிடிக்கப் படும். ஒவ்வொரு சில்லிலும் இதை செய்ய ஒரிரண்டு நாட்கள் தேவைப்படும். அதனால், எல்லா ஃபெயில் ஆன சில்லுக்களையும் ‘ஃபெயிலியர் அனாலஸிஸ்’ செய்ய முடியாது.

மேலோட்டமான சோதனை:
எல்லா வேஃபரிலும் இந்த மாதிரி சோதிக்கப்படுமா என்றால் ‘இல்லை’ என்று பதில் வரும். ஏன்?

இதற்கு இன்னொரு உதாரணத்தைப் பார்போம். நீங்கள் ஒரு டி.வி. வாங்க கடைக்குப் போவதாக வைத்துக்கொள்வோம். கடையில் நீங்கள் முதல் ஆளாகப் போவதாகவும், எல்லா டி.வி.க்களும் ஆஃப் (off) நிலையில் இருப்பதாகவும் நினைத்துக்கொள்ளுங்கள். ‘எந்த டி.வி. வாங்குவது?’ என்பதற்கு எப்படி முடிவு எடுப்பீர்கள்?

முதலில் ரிமோட் (remote) எடுத்து டி.வி.ஐ ‘ஆன்’ (on) செய்வீர்கள். அப்புறம் கொஞ்சம் ஒலியை (volume) ஏற்றி இறக்கிப் பார்ப்பீர்கள். சேனல்கள் (channel) மாற்றிப் பார்ப்பீர்கள். சில சமயம் நிறம் மற்றும் வெளிச்ச அளவையும் (color and brightness) கொஞ்சம் மாற்றிப் பார்த்து, விலை உட்பட எல்லாம் திருப்திகரமாக இருந்தால் வாங்குவீர்கள்.

ஆனால் நீங்கள் முதலில் பார்க்கும் டி.வி. கீறல் விழுந்து ரிமோட் கொஞ்சம் உடைந்து இருந்தால், ‘ஆன்’ செய்து எல்லா சோதனைகளையும் செய்வீர்களா? இல்லை. ‘பாக்கவே உடைஞ்சிருக்கு, இத என்ன செக் (check) பண்றது?’ என்று விட்டு விடுவீர்கள். இதை ஒரு ‘மேலோட்டமான டெஸ்ட்’ என்று சொல்லலாம். பார்க்க ஓட்டை உடைசல் இல்லாமல் நன்றாக இருப்பதைத்தான் மேலும் செக் செய்வீர்கள். ஏனென்றால் வெளியிலேயே உடைந்திருந்தால், உள்ளே பெரும்பாலும் மோசமாகத்தான் இருக்கும் என்பதே காரணம்.

மேலும் அந்தக் கடையில், நீங்கள் பார்க்கும் முதல் இரண்டு மூன்று டி.வி.க்களில் கதி இப்படி இருந்தால், உடனே வேறு கடைக்குப் போய்விடுவீர்கள். முதல் கடையில் எல்லா டி.வி.க்களையும் பார்த்துக்கொண்டு இருக்க மாட்டீர்கள்.

ஐ.சி. சில்லுக்களில் சோதனைகளிலும், வேஃபரில் சில மேலோட்டமான சோதனைகள் செய்யப்படும். இதற்கென்றே சில டிரான்ஸிஸ்டர்களும், சில மின் தடைகளும் இருக்கும். அவை நன்றாக வேலை செய்தால்தான், எல்லா சில்லுக்களும் சோதிக்கப்படும். இல்லாவிட்டால் அந்த வேஃபர் குப்பைக்குப் போய்விடும்.

ஒரு ‘பேட்’சில் (batch) இருபத்து ஐந்து வேஃபர்கள் இருக்கும். முதல் மூன்று வேஃபர்களும் மிக மோசமாக வந்தால், அந்த பேட்சில் உள்ள மற்ற வேஃபர்கள் சோதிக்காமல் எறியப்படும். ஏனென்றால், சில்லுக்களை முழுமையாகச் சோதிக்கும் கருவிகள் பல கோடி மதிப்புடையன. ஒவ்வொரு சில்லையும் முழுமையாகச் சோதிக்க பல நிமிடங்கள் தேவைப்படும். அதனால், ‘உருப்படாத’ வேஃபரை இந்தக் கருவிகளில் சோதித்து நேரத்தையும், பணத்தையும் வீணாக்காமல், ‘மேலோட்டமான சோதனையில் தேர்ச்சி பெற்ற’ வேஃபர்கள் மட்டுமே நன்கு பரிசோதிக்கப்படும்.

அடுத்த பதிவில் முழுமையான சோதனை பற்றியும், memory எனப்படும் நினைவக சோதனையின் சிறப்பு அம்சங்களைப் பற்றியும் பார்க்கலாம்.