Lithography-2. லித்தோகிராபி- 2

இந்தப் பதிவில், முதலில் சொல்ல வந்த விஷயமும், அடுத்து விளக்க படமும் கொடுக்கப் பட்டு உள்ளது. இது நீளமான பதிவு.

1. முதலில் லித்தோ கருவியில், வேஃபர் மீது போட்டோ கெமிக்கல் அல்லது போட்டோ ரெசிஸ்டு (Photo Resist) என்னும் (ஒளிபட்டால் மாறும் தன்மை கொண்ட) ரசாயனம் பூசப்படும். இதற்கு வேஃபரை ஒரு சுழலும் தகடு போன்ற அமைப்பின் மேல் வைத்து விடுவார்கள். வேஃபர் மெதுவாக சுழலும்போது, அதில் இந்த போட்டோ ரெசிஸ்டை ஒரு கரைப்பானில் கலந்து மேலிருந்து விழுச்செய்ய வேண்டும். அப்போது அந்த திரவம் வேஃபர் மேல் பரவும் .
   
   



2. சரியான அளவு ஊற்றிய பிறகு, திரவத்தை நிறுத்திவிட்டு வேஃபரை அதிக வேகத்தில் சுழல வைக்கவேண்டும். அப்போது போட்டோ ரெசிஸ்டு கலந்த திரவம் சரியான தடிமனுக்கு பரவும். அதிகமாக இருக்கும் திரவம் வெளியே போய்விடும்.
   
   


3. இந்த சமயத்தில் வேஃபரை சூடுபடுத்தினால், கரைப்பான் ஆவியாகிவிடும். போட்டோ ரெசிஸ்டு மட்டும் வேஃபர் மீது இருக்கும். இவை அனைத்தும் வெளிச்சம் இல்லாத இடத்தில் தான் நடக்க வேண்டும். லித்தோ கருவியில் இவை நடக்கும் இடத்தில் வெளிச்சம் புகாமல் இருக்கும்படி தேவையான பாதுகாப்பு அமைப்புகள் இருக்கும். இவ்வாறு போட்டோ ரெசிஸ்டு பூசப்படும் (அல்லது coating/கோட்டிங் கொடுக்கப்படும்).
   
   அடுத்து இதன் மேல் மாஸ்க் மற்றும் லென்ஸ் சரியான இடத்தில் சரியான தூரத்தில் கொண்டு வர வேண்டும். இவை அனைத்தும் கம்ப்யூட்டர் மூலமே செய்யப்படும். மாஸ்க்கை வைத்து, லென்ஸும் சரியாக வைத்த பிறகு, ஒரு விளக்கின் மூலம் குறிப்பிட்ட அளவு ஒளி குறிப்பிட்ட அளவு நேரம் (சுமார் ஒரு வினாடி இருக்கலாம்) செலுத்தப்படும்.
   
   
   


4. 
   உடனே, எங்கெல்லாம் ஒளி பட்டதோ அந்த இடத்தில் எல்லாம் வேதிவினை நடந்து இருக்கும்.
   



5. ஓரு மாஸ்க்கை வைத்து ஒரே “ஷாட்டில்” வேஃபர் முழுதும் ஒளியை செலுத்த முடியாது. ஐ.சி.யின் அளவைப் பொறுத்து ஒரு ஷாட்டில் ஒன்று முதல் 30 ஐ.சி.க்கள் வரை செய்யலாம். ஒரு ஷாட் முடிந்தவுடன், வேஃபரை கொஞ்சம் நகர்த்தி அடுத்த ஷாட்டின் மீண்டும் ஒளி செலுத்தப்படும். இப்படி பல முறை படிப்படியாக நகர்த்தி (step by step) வேஃபர் முழுதும் ‘வரையறுக்க’ வேண்டும். படிப்படியாக நகர்வதால், இந்தக் கருவி ‘stepper’/ஸ்டெப்பர் என்றும் அழைக்கப்படும்.
   
   



6. இவ்வாறு வேஃபர் மேல் இருக்கும் போட்டோ ரெசிஸ்டு மேல் ஒளியை மாஸ்க் வைத்து செலுத்துவது “எக்ஸ்போஸ்” expose செய்வது என்று சொல்லப்படும்.
   
   வேஃபர் முழுவதும் எக்ஸ்போஸ் செய்த பிறகு, வேபரை டெவலப் செய்ய வேண்டும். அதாவது சரியான ரசாயனத்தில் ‘கழுவ’ வேண்டும். அப்போது, எந்த இடங்களில் எல்லாம் ஒளி பட்டிருக்கின்றதோ அங்கெல்லாம் போட்டோ ரெசிஸ்டு கரைந்து விடும். ஒளி படாமல் மாஸ்க்கினால் மறைக்கப்பட்ட இடங்கள் மாத்திரம் கரையாது.
   



7. இப்போது வேஃபரை சூடிபடுத்தினால், கரையாத இடங்களில் இருக்கும் போட்டோ ரெசிஸ்டு கொஞ்சம் கெட்டியாகிவிடும் (அல்லது இறுகி விடும்). இது அவ்வளவு சுலபமாக ‘அசையாது’. இதற்கு ‘பேக்கிங்/ baking’ என்று சொல்லுவார்கள். இந்த இடத்தில் லித்தோ முடிவடைகிறது
   
   



8. அடுத்து, ஒரு உதாரணத்திற்கு, வேஃபர், பொருள் நீக்கும் இடத்திற்கு செல்வதாக வைத்துக்கொள்வோம். அங்கு, போட்டோ ரெசிஸ்டு இல்லாத இடத்தில் மட்டும்தான் பொருள் நீக்க அல்லது அரிக்கப்படும். இதனால் “குறிப்பிட்ட இடங்களில்’ மட்டும் பொருளை நீக்க முடியும்.
   



9. அதன் பிறகு, இந்த கெட்டியான போட்டோ ரெசிஸ்டை நல்ல கரைக்கும் திறன் கொண்ட திரவத்தை வைத்து கரைத்து எடுப்பார்கள். எப்படி நாம் சாம்பார், ரசத்திற்கு கறிவேப்பிலையை பயன்படுத்தி, வாசனை வந்ததும் சாப்பிடாமல், தூக்கி எறிந்து விடுகிறோமோ, அது போல, போட்டோ ரெசிஸ்டும், ‘உலர் நிலை அரித்தலில்' சில இடங்களை பாதுகாக்க பயன்படும். அதன் பின், போட்டோ ரெசிஸ்டுக்கு வேலை இல்லை. அதையும் தூக்கி எறிந்து விட வேண்டியதுதான்.

இவ்வாறே, ஒவ்வொரு தளத்திலும், எப்போதெல்லாம் (இந்த இடத்தில் மட்டும் பொருளை நீக்க வேண்டும் என்று) ‘குறிக்க’ அல்லது ‘வரையறுக்க’ வேண்டுமோ அப்போதெல்லாம் அதற்கான மாஸ்க் வைத்து லித்தோ உபயோகிக்கப் படுகின்றது. ஒரு ஐ.சி. செய்ய 30க்கும் மேற்பட்ட மாஸ்க்குகள் தேவைப்படும்.

இந்த இடத்தில் சில விட்டுப்போன விவரங்களைப் பார்க்கலாம். மேலே உள்ள வரைபடத்தில் ஒரு லென்ஸ் மட்டும் உதாரணத்திற்காக காண்பித்திருக்கிறோம். நடைமுறையில் லித்தோக் கருவியில் பல லென்ஸ்களும், விளக்கின் திறனை கட்டுப்படுத்த பல கருவிகளும், வேஃபர், மாஸ்க் மற்றும் லென்ஸ்களை மிகச்சரியாக நகர்த்தும் கருவிகளும் இருக்கும்.

லித்தோகிராபி முறை, அதில் உபயோகிக்கும் விளக்கைப்பொருத்து EUV (extreme ultra violet) ஈ.யூ.வீ. (மிகதொலைவுபுற ஊதாக் கதிர்கள்), DUV (deep ulta violet) டீ.யூ.வீ.( தொலைவு புற ஊதாக் கதிர்கள்) என்று வழங்கப்படும். இவற்றைத் தவிர X-Ray (எக்ஸ்-ரே) மற்றும் எலக்ட்ரான் கதிர்களைக் (electron beam) கொண்ட லித்தோகிராபி முறைகளும் ஆராய்ச்சி அளவில் உள்ளன.


லித்தோ முறையில் ஒளியானது வேஃபரில் பட்டு பிரதிபலித்து (reflect) திரும்பினால், நாம் எதிர்பார்த்தபடி மாஸ்க்கில் உள்ள அமைப்புகள் கீழே வராது. எனவே ஒளி பிரதிபலித்து வருவதைத் தடுக்க ‘பிரதிபலிப்பை தடுக்கும் படலம்’ (anti reflective coating) அல்லது ஆர்க் (ARC) என்ற வகை ரசாயனம் உபயோகிக்கப்படும். மிகச் சிறிய அளவில் (அதாவது 250 நே.மி.க்கு குறைவான அளவில்) உள்ள டிரான்ஸிஸ்டர் கேட் போன்ற அமைப்புகளுக்கு, மாஸ்க்கில் இருப்பது அப்படியே வேஃபருக்கு வராது. அருகருகில் பல டிரான்ஸிஸ்டர்கள் இருந்தால், ஒளி செல்லும் பாதை மாறுபடும். அதாவது, ஒளியானது செல்லும் பொழுது (diffraction) டைஃப்ராக்சன் மற்றும் (interference) இன்டெர்ஃபரன்ஸ் போன்ற விளைவுகளால், சில மாறுதல்கள் இருக்கும். இதை சரிக்கட்ட (optical proximity correction) ஆப்டிகல் ப்ராக்ஸிமிடி கரக்ச்ன் அல்லது (OPC) ஓ.பி.சி. என்ற முறை பயன்படுத்தப் படுகிறது. OPC/ஓ.பி.சி.ஐ “அருகருகில் செல்லும் ஒளிக்கற்றைகளை திருத்துதல்” என்று மொழி பெயர்க்கலாம்.

தவிர, (phase shift mask) ஃபேஸ் ஷிப்ட் மாஸ்க் அல்லது சுருக்கமாக (PSM) பி.எஸ்.எம். (இதை நிலை மாற்றிய மாஸ்க் என்று கூறலாம்) என்ற தொழில் நுட்பமும் பயன்படுத்தப் படுகிறது. இவற்றின் விவரங்களை இணைய தளத்தில் கூகிளில் காணலாம்.

லித்தோ முறையானது ஐ.சி. தயாரிப்பில் மிக மிக முக்கியமான படி (step) ஆகும். பல சமயங்களில், ஐ.சி.யை நல்ல முறையில் செய்ய முடியாமல் போவதற்கு, லித்தோ முறையில் வரும் கோளாறுகளே காரணம். மற்ற முறைகளில் கோளாறு வந்தால், சில சமயங்களில் கொஞ்சம் சரி செய்து கொள்ள வாய்ப்பு இருக்கலாம். உதாரணமாக, ஒரு பொருளை படிய வைக்கும்பொழுது கொஞ்சம் அதிகமாகப் படிய வைத்து விட்டால், அடுத்து அந்தப் பொருளை நீக்கும் பொழுது அதற்கு ஏற்ப அதிக நேரம் நீக்கி ‘சரிக்கட்டி’ கொள்ளலாம்.

ஆனால், லித்தோவில் மாஸ்க்கை சரியாக வைத்து நன்றாக ஃபோகஸ் செய்து, சரியான அளவு எக்ஸ்போஸ் செய்யாவிட்டால், ஐ.சி.யின் கதி அதோகதிதான்! இதில் குறையை ‘அரித்தலுக்கு’ முன் கண்டுபிடித்துவிட்டால், எல்லா போட்டோரெசிஸ்டையும் கழுவி, மறுபடி லித்தோவிற்கு முதலிலிருந்து அனுப்புவதுதான் ஒரேவழி. அரித்தலுக்கு பின் கண்டு பிடித்தால், வேஃபரைத் தூக்கி போட்டு விடுவதுதான் பெரும்பாலும் வழி.

ஐ.சி. தயாரிக்கத் தேவைப்படும் கருவிகளைத் தயார் செய்யும் நிறுவனங்களில், சில கருவிகளை ஏற்றுமதி செய்ய அந்தந்த நாட்டு அரசாங்கம் கட்டுப்பாடு (control) அல்லது தடை (ban) விதித்திருக்கும். ஆனால் சில சமயங்களில் அந்த தடைகள் பயனற்றதாகிவிடும். எடுத்துக்காட்டாக, சைனாவில் ஒரு ஐ.சி. தயாரிக்கும் தொழிற்சாலைக்கு 65 நே.மீ.க்கு தகுந்த ‘லித்தோ கருவி/litho equipment’ தேவை என்று வைத்துக்கொள்வோம். இக்கருவியை அமெரிக்காவில் உள்ள நிறுவனங்கள் தயாரிக்கும். ஆனால் அமெரிக்க நிறுவனங்கள் இந்தக் கருவியை சைனாவிற்கு ஏற்றுமதி செய்ய, அமெரிக்க அரசாங்கம் கட்டுப்பாட்டு விதித்து இருக்கும். அதே சமயம், சற்று திறன் குறைந்த (அதாவது 250 நே.மீ. செய்யத்தகுந்த) மற்றும் விலை குறைந்த கருவியை அமெரிக்காவிலிருந்து சைனாவிற்கு ஏற்றுமதி செய்ய எந்தக் கட்டுப்பாடும் இருக்காது.

இதை பயன்படுத்தி அமெரிக்க நிறுவனம், 65 நே.மீ. கருவியை, 250 நே.மீ.செய்யத்தகுந்த கருவி என்று சைனாவில் உள்ள ஐ.சி. தொழிற்சாலைக்கு (குறைந்த விலைக்கு) விற்று விடுவார்கள். 250 நே.மீ. செய்யக் கூடிய கருவியை விட 65 நே.மீ. செய்யும் கருவியி விலை அதிகமாக இருக்கும். இங்கே சிறிய எண்ணிற்கு தான் மதிப்பு அதிகம். இந்தக் கருவிகளின் திறனை (அதாவது ஒரு கருவி 65 நே.மீ கருவியா அல்லது 250 நே.மீ. கருவியா என்று ) சும்மா பார்த்து நிர்ணயிக்க முடியாது. திறமை வாய்ந்த தொழில் நுட்ப வல்லுனர்கள் பல பரிசோதனைகள் செய்தபின்னால் மட்டுமே இவற்றின் திறனை நிர்ணயிக்க முடியும். எனவே பெரும்பாலும் இவற்றை வாங்கும் அல்லது விற்கும் நிறுவனங்களின் சொல்லை நம்பவேண்டிய நிலையில் அரசாங்களும் இருக்கின்றன.

இவ்வாறு குறைந்த விலைக்கு விற்றால், கருவி விற்கும் நிறுவனத்திற்கு நஷ்டம் ஏற்படுமே? மீதிப் பணத்தை annual maintenance contract (AMC) என்றோ, service contract என்றோ ‘எழுதப்படாத அக்ரீமெண்ட்’ மூலம் வாங்கி விடுவார்கள். இது போன்ற குறுக்கு வழிகள் மூலம் சில கட்டுப்பாடுகளையும் மீறி வியாபாரம் நடக்கிறது. சில சமயங்களில் அரசாங்க விதிமுறைகளும் காலத்திற்கேற்ப உடனுக்குடன் மாறுவதில்லை என்பதையும் மறுக்க முடியாது.

சுருக்கமாக/Summary: லித்தோகிராபி என்பது ஐ.சி. தயாரிப்பில் மிக முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றது. ஒவ்வொரு தளத்திலும், எங்கு பொருள் நீக்கப்படலாம் அல்லது மாசு சேர்க்கப்படலாம் என்பதை வரையறுக்கும் முறையே லித்தோ ஆகும். இந்த முறை ஏறக்குறைய போட்டோ எடுப்பதைப் பின்பற்றியது. இதில் லே-அவுட்டிலிருந்து மாஸ்க் தயாரிக்கப்படும். மாஸ்க்கை உபயோகப்படுத்தி பல வேஃபர்களில் ஐ.சி.க்கள் தயாரிக்கப்படும். இம்முறையில் சமீப காலத்தில் ஆர்க், ஓ.பி.சி. , பி.எஸ்.எம். போன்ற புதிய தொழில் நுட்பங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

அடுத்த பதிவில், பொருளைப் படிய வைக்கும் முறையைப் பற்றி பார்ப்போம்.

Lithography-1. லித்தோகிராபி-1

இதற்கு முன் நாம் ஐ.சி. தயாரிக்க, ‘வரையறுக்கும் முறை’ அல்லது ‘குறிப்பிட்ட இடத்தில் மட்டும் பொருளை நீக்க’ அல்லது ‘குறிப்பிட்ட இடத்தில் மட்டும் மாசுக்களை சேர்க்க’ வேண்டும் என்பதைப் பார்த்தோம். அவ்வாறு வரையறுக்க உதவுவது லித்தோகிராபி (Lithography) என்ற முறை. (இதற்கு தமிழ்ப் பதம் தெரிந்தால் சொல்லுங்களேன்). இந்த முறையின் முழுப்பெயர் “போட்டோ லித்தோகிராபி” (Photolithography). இது பெரும்பாலும் லித்தோகிராபி என்றும், சில சமயங்களில் சுருக்கமாக ‘லித்தோ’ என்று அழைக்கப்படும்.

ஒரு ஐ.சி.க்கு மின்சுற்று வடிவமைப்பு (circuit design) முடிந்து விட்டதாகவும், அடுத்து லே-அவுட் (Lay out) அல்லது பிளான் வரைந்து விட்டதாகவும் வைத்துக் கொள்வோம். இப்போது அதைத் தயாரிக்க வேண்டும். இந்த லே-அவுட் ஆனது ஒரு மென்பொருள் ( ஃபைல் / file ) ஆக கணிப்பொறியில் இருக்கும். நம் வீட்டு லே-அவுட்டை (அதாவது பிளானை) ஒரு காகிதத்தில் வரைந்து விடலாம். ஒரு ஐ.சி.யின் லே-அவுட்டை ஒரு சாதாரண காகிதத்தில் வரைந்தால் ஒன்றும் தெளிவாகத் தெரியாது. ஒரு கோடி டிரான்ஸிஸ்டர்களை ஒரு பக்கத்தில் வரைந்தால் என்ன தெரியும்?ஆனால், இந்த ‘லே-அவுட்’ டை, கம்ப்யூட்டரில் பெரிதாக்கி (ஜூம்/zoom செய்து) பார்த்தால், எந்த டிரான்ஸிஸ்டர் எங்கே வரும் என்று தெரியும். பிறகு லே-அவுட்டிலிருந்து மாஸ்க் (Mask) செய்யப்படும். சர்க்யூட்டிலிருந்து எப்படி லே-அவுட் ஃபைல் வரும், அதை வைத்து மாஸ்க் தயாரிப்பது எப்படி என்பதை நாம் விளக்கவில்லை. இந்த மாஸ்க்கை வைத்து எப்படி ஐ.சி. தயாரிப்பது என்பதை மட்டும் இங்கு காண்போம்.



மாஸ்க் என்றால் என்ன? இது சில இடங்களை ஒளி செல்ல முடியாமல் மறைத்து சில இடங்களில் மட்டும் ஒளி செல்லும்படி இருக்கும். உதாரணமாக, நம் மோட்டார் வாகனங்களில் பதிவு எண் (Registration Number) எழுதும் போது, சில கடைகளில், ஸ்டென்சில் (stencil) வைத்து பெயிண்ட் (paint) அடிப்பார்கள். ஒரு தகடில், எண் வடிவத்தில் வெட்டி எடுத்து விட்டால், அது ஸ்டென்சில் ஆகி விடும். அதை, வண்டியின் மேல் வைத்து, பெயிண்ட் அடித்தால், எண் அழகாக வரும். லித்தோகிராபியில், மாஸ்க் என்பது இந்த ஸ்டென்சில் போல. தேவைப்பட்ட இடங்களில் ஒளி செல்லும் படியும் மற்ற இடங்களில் ஒளியை மறைக்கும் படியும் இருக்கும்.

இன்னும் சரியாக சொல்லப் போனால், மாஸ்க் என்பது நாம் எடுக்கும் போட்டோ நெகடிவ் (photo negative) போல. (இது டிஜிடல் காமிரா வருவதற்கு முன்னால்!). கறுப்பு-வெள்ளையில் பாஸ்போர்ட் போட்டோ எடுத்தால், போட்டோவிற்கு நெகடிவ் வரும். அந்த நெகடிவை வைத்துக்கொண்டு நீங்கள் தேவைப்பட்ட அளவு பிரதிகள் எடுக்கலாம்.

லித்தோ கருவியின் அமைப்பு: சில சமயங்களில் இதற்கு உபயோகப்படுத்தும் கருவியும் லித்தோ என்றே சொல்லப்படும். இது சுமார் 10 அடி நீளமும், 10 அடி அகலமும் 7 அடி உயரமும் இருக்கும். (குறிப்பு. எப்படி கார்கள் மாருதி-800 முதல் குவாலிஸ் வரை பல அளவுகளில் தயாரிக்கப்படுகின்றனவோ, அதே போல் ஐ.சி. தயாரிப்பில் உபயோகப் படுத்தப்படும் கருவிகளும் பல அளவுகளில் வருகின்றன. இங்கு கொடுக்கப்படும் அளவுகள், நீங்கள் இக்கருவிகளின் அளவைப் பற்றி தோராயமாகத் தெரிந்து கொள்ள உதவும். அவ்வளவு தான்).இதன் விலை எனக்கு இப்போது தோராயமாகக் கூட தெரியவில்லை. ஆனால் நிச்சயமாக 5 கோடி ரூபாய்க்கு மேல் இருக்கும் என்று தெரியும்.



இதில் ஒரு சமயத்தில் ஒரு வேஃபர் மட்டுமே பயன்படுத்த முடியும். இதன் அடிப்படை தத்துவம் பெரும்பாலும் போட்டோ எடுப்பதைச் சார்ந்தது. சாதாரண ஃபிலிமில் போட்டோ எடுக்கும் பொழுது, ‘டெவலப்’ செய்ய இருட்டு அறை (dark room) தேவைப்படும். போட்டோ எடுக்க வேண்டும் என்றால் முதலில் பிலிமைக் காமிராவிற்குள் வைக்க வேண்டும். பின் பட்டனை ‘க்ளிக்’ செய்தால், ஷட்டர் (shutter) ஒரு நொடி (அல்லது அதற்கும் குறைவான நேரம்) திறந்து உடனே மூடிவிடும். பல காமிராக்களில், ஆட்டோ-ஃபோகஸ் (auto focus) என்பது இருக்கும். இல்லாவிட்டால், காமிரா லென்ஸை (lens) சரியாக வைத்து ஃபோகஸ் செய்ய வேண்டும். அப்போதுதான் படம் சரியாக வரும். போட்டோ எடுக்கும்பொழுது ஒளி படும் இடங்களில் வேதிவினை நடந்து பிலிமில் மாற்றங்கள் நடக்கும். ஒளி படாத இடங்களில் அவ்வாறு எதுவும் நடக்காது.

உதாரணத்திற்கு கீழுருக்கும் வரைபடத்தைப் பார்க்கவும்.




போட்டோ எடுத்த பிறகு, பிலிமை ‘டெவலப்’ (develop) செய்ய வேண்டும். இதை கழுவுதல் என்றும் சொல்வார்கள். டெவலப் செய்த பிறகு, ஒளி பட்ட இடம் கறுப்பாகவும், ஒளி படாத இடம் வெள்ளையாகவும் இருக்கும். அதனால்தான், டெவலப் செய்த பிலிமிற்கு, ‘ நெகடிவ்’ என்று பெயர்.

ஒரு நெகடிவை வைத்து பல பிரதிகள் (copy) போட்டோ எடுக்கலாம். அதற்கு போட்டோ காகிதம் தேவை. இந்த காகிதத்தின் மேலே ரசாயனப் பூச்சு இருக்கும். ஒரு நெகடிவை இந்த காகிதத்தின் மேல் வைத்து விளக்கின் ஒளியை செலுத்தினால், நெகடிவில் கறுப்பாக இருக்கும் இடத்தின் வழியே ஒளி செல்லாது. வெள்ளையாக (அல்லது நிறமற்ற) இடங்களின் வழியே ஒளி செல்லும். பின்னர், அந்த காகிதத்தை பின்னர் தகுந்த ரசாயனத்தில் கழுவினால், போட்டோ தயாராகும். ஒரு நெகடிவிலிருந்து போட்டோவை பெரிய (அல்லது சிறிய) அளவில் எடுக்க, மேலே கூறப்பட்ட முறையிலேயே, ஒரு லென்ஸ் வழியே ஒளியை செலுத்தினால், காகிதத்தில் பெரிய (அல்லது சிறிய) அளவில் போட்டோ வந்துவிடும்.



இதைப்போலவே, ஐ.சி. தயாரிப்பிலும் நெகடிவ் போல பயன்படுவதுதான் ‘மாஸ்க்’ /mask. போட்டோ காகிதத்திற்கு பதிலாக, வேஃபர் இருக்கும். வேஃபர் மீது ”ஒளி பட்டால் மாறும் தன்மை கொண்ட” ரசாயனத்தைப் பூசிவிட்டால், அது போட்டோ காகிதம் போலவே பயன்படும். ஐ.சி. தயாரிப்பில், மாஸ்க்கை விட வேபரில் ‘படம்’ சிறியதாக இருக்கும். பல நிறுவனங்கள் 4:1 என்ற விகிதத்தில் அளவை குறைக்கின்றன. அதனால், லித்தோ கருவியில் அதற்கு ஏற்ற வகையில் லென்ஸ் இருக்கும். போட்டோ எடுத்த பின் என்ன செய்வது என்பதில்தான் ஐ.சி. தயாரிப்பிற்கும், சாதாரண போட்டோவிற்கும் வேறுபாடு இருக்கும். சாதாரண போட்டோவை, ஏதாவது விண்ணப்பத்தில் (application form) ஒட்டி விடுவோம், அல்லது பிரேம் (frame) மாட்டி வீட்டில் வைத்து விடுவோம். அல்லது ஆல்பத்தில் வைத்து, நம்மிடம் சிக்கியவர்களிடம் காட்டி பார்க்க சொல்வோம். ஆனால், ஐ.சி. தயாரிப்பில் வேஃபரானது, போட்டோ லித்தோவிற்கு பிறகு ‘etching’ என்ற “பொருளை அரித்து எடுக்கும்” இடத்திற்கு அனுப்பப்படும். இவற்றை அடுத்த பகுதியில் சற்று விரிவாகப் பார்க்கலாம்.

(நான் லித்தோ பகுதியை ஒரே பதிவில் போடலாம் என்று நினைத்து இருந்தேன். ஆனால் வளர்ந்து கொண்டே போவதால் இரண்டு பதிவாகப் போட இருக்கிறேன். அடுத்த பதிவில், வேபரில் ரசாயன பூச்சு பூசுவது, மாஸ்க் பயன்படுத்துவதில் உள்ள வேலைகள் பற்றிய விவரங்களைக் காணலாம்).

Silicon Chips. Steps in Manufaturing (II). சிலிக்கன் சில்லு. தயாரிப்பு முறைகள் (II)

இதற்கு முந்திய பதிவில், டிரான்ஸிஸ்டர் செய்வது வரை உள்ள ஃபியோல் (FEOL) என்ற பகுதியைப் பார்த்தோம். இங்கு, அந்த டிரான்ஸிஸ்டர்களை இணைக்கும் மின்கம்பிகளை செய்யும் பகுதியைப் பார்ப்போம். இது பியோல் (BEOL) எனப்படும்.

வாசகர்கள் கவனத்திற்கு. நீங்கள் இப்படி புதிய கருத்துக்களை மற்றும் சொற்களை பார்க்கும் பொழுது, தமிழில் படித்த பின்னர், கூகிளில் அல்லது விக்கிபிடியாவில் சென்று, (எடுத்துக்காட்டாக) "BEOL transistor manufacturing" அல்லது "FEOL transistor manufacturing" என்று தேடி, அவற்றை படித்து விட்டு மீண்டும் தமிழில் இருப்பதைப் படித்தால் உங்களுக்கு இந்த கருத்துக்கள் புரிதல் கூடும். இவற்றை இன்னொரு கோணத்தில் காண இந்த முறை (method) உதவும். தவிர, இங்கு எழுதி இருப்பதில் தவறு இருந்தாலும் சுட்டிக் காட்ட உதவும்.

ஒரு சில்லு (chip) என்பது பல டிரான்ஸிஸ்டர்களையும், அவற்றை இணைக்கும் மின் கம்பிகளையும் கொண்டது என்பதைப் பார்த்தோம். டிரான்ஸிஸ்டருக்கு மின் அழுத்தத்தை (வோல்டேஜைக்) கொடுக்க மின்சாரத்தைக் கடத்தும் கம்பிகளால் இணைக்க வேண்டும். டிரான்ஸிஸ்டரானது மிகச் சிறியது, சுமார் 100 அல்லது 200 நே.மீ. அளவுடையது என்பதை அறிவோம். இவற்றை இணைக்கும் கம்பிகள், இன்னும் சிறியதாக இருக்க வேண்டும். இல்லாவிட்டால் ஒரே கம்பி இரண்டு டிரான்ஸிஸ்டர்களை குறுக்கு (ஷார்ட் சர்க்யூட் - short circuit) செய்துவிடும்; சில்லும் வேலை செய்யாது.

இரண்டு அல்லது மூன்று டிரான்ஸிஸ்டர்களை இணைக்கவே நல்ல கவனம் தேவை. பல கோடி டிரான்ஸிஸ்டர்களை இவ்வாறு ஒரே தளத்தில் (level) கம்பிகளைக் கொண்டு இணைக்க முடியாது. பல இடங்களில் குறுக்கு (ஷார்ட் சர்க்யூட் - short circuit) ஏற்படும். அதனால், இக்கம்பிகளை பல தளங்களில் கொண்டு சென்று டிரான்ஸிஸ்டர்களை சரியாக இணைக்க வேண்டும். கீழே இரண்டு தளங்களில் இருப்பது போல வரைபடம் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.



தற்சமயம் (2008ல்) பல ஐ.சி.க்களில் 6 அல்லது 7 தளங்களில் இணைப்புக் கம்பிகள் செல்கின்றன. ஒரு சில்லில் கோடிக்கணக்கான இக்கம்பிகளில் ஏதேனும் ஓரிடத்தில் கம்பி உடைந்தாலோ அல்லது குறுக்கு (ஷார்ட் சர்க்யூட் - short circuit) ஏற்பட்டாலோ கூட ஐ.சி. வேலை செய்யாது.


இத்தளங்களிலும் கீழிருந்து மேலே செல்லும் தூண்களை ‘வியா’ (via) என்றும், ஒரு தளத்தில் குறுக்கிலும் நெடுக்கிலும் செல்லும் கம்பிகளை ”உலோகக் கோடு” அல்லது ‘மெட்டல் லைன்ஸ்’ (metal lines) என்றும் இந்தத் தொழில்நுட்ப வழக்கில் (jargon) கூறுவார்கள்.

இந்த இணைப்பிற்கு தாமிரக் கம்பிகள் தற்போது (2007ல்) உபயோகத்தில் உள்ளன. தாமிரம் ஒரு சிறந்த மின்கடத்தி (electrical conductor) . இது கடந்த பத்து, பன்னிரண்டு வருடங்ளாகத்தான் இருக்கிறது. அதற்கு முன் அலுமினியக் கம்பிகள் இருந்தன. இன்னும் இந்தியாவில் அலுமினியக் கம்பி செய்யும் தொழில் நுட்பம் மட்டுமே உள்ளது; தாமிரக் கம்பியை (இந்த சிறிய அளவில்) செய்யும் தொழில்நுட்பம் இல்லை. (வெள்ளி உலோகம், தாமிரத்தை விட சிறந்த மின் கடத்தி. ஆனால் அதன் விலை மிக அதிகம்).

மின்சாரம் கம்பி வழியே சில்லும் போது அதன் ஆற்றலின் (energy) ஒரு பகுதி வெப்பமாக மாறுகிறது. இது ஒரு இழப்பே. நல்ல மின் கடத்தில்யில் இழப்பு குறைவாக இருக்கும். தாமிரத்தில் இந்த இழப்பு குறைவு. அலுமினியத்தில் இந்த இழப்பு சற்று அதிகம்.
நீங்கள் செல்போனில் நிறைய நேரம் பேசினால் அது சூடாவதை உணரலாம். இதற்குக் காரணாம் இந்த மின் கம்பிகளில் மின்சாரம் வெப்பமாக மாறுவது தான். நல்ல மின் கடத்தியினால் செய்யப்பட்ட கருவிகளில் இந்த இழப்பு குறைவாக இருப்பதால், பேட்டரி (battery) நிறைய நேரம் வரும்

(குறிப்பு: செல்போன் பரவலாக வருவதற்கு இதுவும் ஒரு காரணம். பல வருடங்களுக்கு முன்பே செல்போன் தயாரிக்கும் சர்க்யூட்கள் இருந்தன. ஆனால் நல்ல மின் கடத்தியில் ஐ.சி. செய்ய முடியாததால் சாதாரண பேட்டரி சில நிமிடங்களிலேயே காலியாகிவிடும். அதனால் ராணுவம் போன்ற சில நிறுவனங்கள் மட்டும், பெரிய பேட்டரியுடன் கனமான, வாக்கி-டாக்கி (walkie talkie) எனப்படும் கருவிகளை உபயோகித்து வந்தனர். தற்போது வாக்கி-டாக்கியின் உபயோகம் குறைந்து வருகிறது)

எனவே நல்ல முறையில் ஐ.சி. செய்ய பல கோடிக்கணக்கிலான மிகச்சிறிய இணைப்புக் கம்பிகளை உருவாக்கும் தொழில்நுட்பம் தேவை. இக்கம்பிகள் பல தளங்களில் செல்லும் என்பதும், இவற்றை தாமிரத்தில் செய்வது முக்கியம் என்பதும் விளங்குகிறது. இதில் ஒரு விதிவிலக்கு (exception) உண்டு. நேரடியாக டிரான்ஸிஸ்டரைத் தொடும் உலோகக் கம்பிகள் தாமிரத்தால் இருக்காது; டங்க்ஸ்டன் என்ற உலோகத்தால் செய்யப் படும். அதற்குக் காரணம், டிரான்ஸிஸ்டர் மேல் தாமிரம் பட்டால், அது ஊடுருவிச் சென்று (diffusion) டிரான்ஸிஸ்டரின் செயலுக்கு இடையூறு செய்யும். டங்க்ஸ்டன் அவ்வாறு செய்யாது. டங்க்ஸ்டன் கொஞ்சம் சுமாரான மின்கடத்திதான். அதனால் ஓரளவு மின்சார இழப்பு ஏற்படும். இருந்தாலும் வேறு வழி இல்லாததால் கொஞ்சம் ‘விட்டுக்கொடுத்து’ இந்த உடன்பாடு அல்லது ‘காம்ப்ரமைஸ்’ (compromise) நடைமுறையில் உள்ளது.

இந்த உலோகக் கம்பிகளை செய்ய கீழே வரும் முறை பின்பற்றப்படுகிறது.

1. முதலில் எல்லா இடத்திலும் சிலிக்கன்-டை-ஆக்ஸைடு (silicon di oxide) என்ற கண்ணாடி (glass) வேதியியல்/ரசாயன முறையில் படிய வைக்கப் (deposit) படுகிறது.



2. அதன் மேல் சரியான இடங்களில் துளை ஏற்படுத்தப் படுகின்றன. இதற்கு, ஒரு முகமூடி (mask) தேவைப் படுகிறது. முகமூடியினால் மறைக்கப் படாத இடங்களில், ரசாயனத்தின் மூலம் அரிக்கப்பட்டு துளை போடப்படும். இந்த நிலையில் வரைபடம் கீழே உள்ளது.
   



3. இதன் மேல் உலோகம் (இங்கே டங்க்ஸ்டன்) படிய வைக்கப்படும். இதை துளைகளில் மட்டும் சரியாகப் படிய வைப்பது இயலாது. எனவே எல்லா இடங்களிலும் படிய வைக்க வேண்டும். இது வரைபடத்தில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.
   



4. பின்னர் அதிமாக இருக்கும் உலோகத்தை மிச்சமின்றி எடுத்துவிட வேண்டும்.
   



5. இந்த டங்க்ஸ்டனுக்கு மேல் மறுபடியும் கண்ணாடியைப் படிய வைத்து, அதில் பள்ளம் தோண்டி, அங்கே தாமிரத்தைப் படிய வைத்து அதிகமாக இருக்கும் தாமிரத்தை எடுத்து விட்டால், ஒரு தளம் தயாராகிவிடும்.

இந்த வழிமுறையைப் பின்பற்றி பல தளங்களை அமைக்கலாம்.


சுருக்கம்/summary: இதுவரை டிரான்ஸிஸ்டரை செய்வது எப்படி, பல டிரான்ஸிஸ்டர்களை இணைப்பது எப்படி என்பதை நாம் பார்த்தோம். இவற்றிற்கு வரையறுக்கும் அல்லது குறிக்கும் முறையும், பொருள்களைப் படிய வைக்கும் முறையும், தேவையற்ற பொருள்களை நீக்கும் முறையும், மாசுக்களை சேர்க்கும் முறையும் தேவை. இணைப்புக் கம்பிகள் தாமிரத்திலேயே பெரும்பாலும் செய்யப்படுகின்றன. டிரான்ஸிஸ்டரைத்தொடும் கம்பிகள் மட்டும் டங்க்ஸ்டனால் செய்யப்படுகின்றன.

அடுத்து இடங்களை ‘வரையறுப்பதற்கு’ லித்தோகிராபி என்ற முறை உபயோகத்தில் இருக்கிறது. அதன் விவரங்களை நான்காவது பகுதியில் பார்க்கலாம். நமக்கு தேவையான பொருளை எப்படி படிய வைப்பது, அதற்கு என்ன வழிமுறைகள் இருக்கின்றன என்பதை ஐந்தாவது பகுதியில் காண்போம். அதிகமான பொருளை நீக்கும் வழிமுறைகளை ஆறாவது பகுதியிலும், மாசுக்களை சேர்க்கும் ‘அயனி பதித்தல்’ என்ற முறையை எட்டாவது பகுதியிலும் விவரமாகப் பார்க்கலாம்.

Silicon Chip- Steps in Manufacturing சிலிக்கன் சில்லு. தயாரிப்பில் உள்ள பகுதிகள்

ஐ.சி. தயாரிப்பை ஐந்து பெரும் கட்டங்களாக (five major stages) பிரிக்கலாம். இதை ஒரு எடுத்துக்காட்டின் மூலம் காண்போம்.

1. நீங்கள் ஒரு கல்லூரி கட்ட வேண்டும் என்று நினைத்தால், முதலில் ‘மெடிக்கல்’ கல்லூரியா அல்லது ‘என்ஜினியரிங்’ கல்லூரியா என்பதை தீர்மானிப்பீர்கள். இது முதல் கட்டம்.


2. என்ஜினியரிங் கல்லூரி என்று தீர்மானித்தால், பின்னர் இட வசதி போன்ற பல விஷயங்களைக் கணக்கில் கொண்டு, ஒரு ஆண்டுக்கு சுமார் 1000 ‘சீட்’ இருக்கும் கல்லூரி கட்ட வேண்டும் என்று முடிவு செய்யலாம். அதற்கு 60 வகுப்பு அறைகளும், 15 ‘லேப்/lab’ எனப்படும் செய்முறைக் கூடங்களும் கட்ட வேண்டும் என்று முடிவு செய்யலாம். இந்த சமயத்தில், எந்த வகுப்பு அறைக்கு பக்கம் எந்த லேப் வரும் என்ற விவரங்கள் எல்லாம் தெளிவாக இருக்காது. ஓரளவு தான் தெரியும். இது இரண்டாம் கட்டம்.


3. அதன்பின், கட்டட வல்லுனர் (architect) எந்த அறை எங்கு வரும், எவ்வளவு மாடிகள் வரும் என்பதைத் திட்டமிடுவார். அவ்வாறு திட்டமிட்ட முடிவில் ‘லே-அவுட்’/ layout அல்லது பிளான்/plan என்ற வரைபடம் தருவார். இப்போது மூன்றாவது கட்டம் முடிந்துவிடுகிறது.


4. அந்த ‘லே-அவுட்’டின் படி சிவில் என்ஜினியர் / (Civil engineer) கட்டிடம் அமைத்துத் தந்தால், கல்லூரி தயாராகிவிடும். இது நான்காவது கட்டம்.


5. கட்டிடம் முடிந்ததும் கல்லூரி துவக்க விழாவிற்கு முன் எல்லாம் சரியாக இருக்கிறதா என்று நீங்கள் சரிபார்த்து பின்னர் துவங்குவீர்கள். இது ஐந்தாவது கட்டம் என்று வைத்துக்கொள்வோம்.

இப்போது, ஐ.சி. தயாரிப்பிற்கும் இதற்கும் உள்ள ஒற்றுமையைப் பார்க்கலாம்.

1. முதலில் மெடிக்கல் கல்லூரி அல்லது என்ஜினியரிங் கல்லூரி என்று முடிவு செய்வதைப்போல, ஐ.சி. தயாரிப்பில், ஒரு நிறுவனம் செல்போன் அல்லது கம்ப்யூட்டருக்கு சில்லு (ஐ.சி.) தயாரிக்க முடிவு செய்யும்.


2. அடுத்து, “60 வகுப்பு அறைகள், 15 லேப் அறைகள்’ என்று முடிவு செய்வது போல, இந்த சில்லு தயாரிக்க எவ்வளவு டிரான்ஸிஸ்டர்கள் தேவை, அவை எவ்வாறு இணைந்து இருக்க வேண்டும் என்பதை ‘எலக்ட்ரானிக்ஸ் என்ஜினியர்கள்’ கொண்ட குழு முடிவு செய்யும். இதற்கு மின் சுற்று வடிவமைப்பு (circuit design) என்று பெயர். ஒரு சிறிய மின் சுற்றுக்கு (சர்க்யூட்டிற்கு) உதாரணமாக, கீழிருக்கும் படத்தைப் பார்க்கவும்.
   
   இதில் டிரான்ஸிஸ்டர், டையோடு, மின் தடை ஆகியவை இருக்கின்றன. இந்தப் படத்தில், டிரான்ஸிஸ்டர் நடுவிலும், டையோடு இடப்பக்கத்திலும், மின் தடை வலப்பக்கத்திலும் இருக்கின்றன. ஆனால், கடைசியில் சில்லில் இதே அமைப்பில் வரும் என்று சொல்ல முடியாது. இது இரண்டாம் கட்டம்.



3. வேஃபரில் எந்த டிரான்ஸிஸ்டர் (அல்லது எந்த டையோடு) எங்கே இருக்கும் என்பதை முடிவு செய்து ‘லே-அவுட்’ என்ற ஃபைல் (file) தயாரிக்கப்படும். பல லட்சக்கணக்கான டிரான்ஸிஸ்டர்கள் இருப்பதால், இது கணிப்பொறி மூலம் தயாரிக்கப்படும். இது கல்லூரி கட்டிடத்தின் லே-அவுட் அல்லது பிளான்/plan போல. இப்போதுதான் எந்த இடத்தில் எது வரும் என்பதை நிச்சயமாகச் சொல்ல முடியும். இவற்றில், ஒவ்வொரு சில்லிலும் எந்த இடத்தில் டிரான்ஸிஸ்டர் இருக்கும், எந்த தளத்தில் எந்த இடத்தில் மின்கம்பி வரும் என்ற அனைத்து விவரங்களும் அடங்கும். இப்போது மூன்றாவது கட்டம் முடிந்துவிட்டது.



4. நான்காவது கட்டத்தில் நமது உதாரணமாகிய ‘கட்டிடம் கட்டுதல்’ ஐ.சி. தயாரிப்பில் இருந்து வேறுபடுகிறது. நீங்கள் ஒன்று அல்லது இரண்டு கல்லூரிகளைக் கட்டலாம். ஆனால் வேஃபரில் பல லட்சக்கணக்கான ஐ.சி.க்களை செய்ய முடியும். அதனால், ‘லே-அவுட்’டை ஒரு போட்டோ நெகடிவ் போல மாற்றிவிட்டால், பின்னர் தேவைப்பட்ட அளவு பிரதி எடுக்கலாம். இந்த இடத்தில் லித்தோகிராபி என்ற முறை பயன்படுகிறது. இதன் விவரங்களை அடுத்த பதிவில் பார்க்கலாம்.



5. இறுதியாக ஐந்தாம் கட்டமாக, நாம் தயாரித்த ஐ.சி.க்களை பரிசோதனை செய்ய வேண்டும். இந்த இடத்திலும் ஐ.சி. தயாரிப்பு நமது உதாரணத்திலிருந்து கொஞ்சம் வேறுபாடு இருக்கும். உங்கள் கட்டிடத்தில் ஏதாவது குறை இருந்தால் அதை நிவர்த்தி செய்வீர்கள். ஐ.சி. தயாரிப்பிலும் பரிசோதனை(testing) இருக்கும். நன்றாக வேலை செய்யும் சில்லுக்களை பின் பேக்கேஜ் (package) செய்து விற்பனைக்கு அனுப்பி விடுவார்கள்.
   
   ஆனால், வேலை செய்யாத ஐ.சி.க்களில் பெரும்பாலும் அவற்றின் குறைகளை நிவர்த்தி செய்ய முடியாது. அதே சமயம் சரியாக வேலை செய்யாத சில்லுக்களை எல்லாம் உடனே தூக்கி எறிய மாட்டார்கள். அவற்றை மேலும் சோதனை செய்து “என்ன காரணத்தால் வேலை செய்யவில்லை” என்பதை கண்டு பிடித்து, தொழிற்சாலையில் அந்த காரணங்களை சரி செய்ய முயற்சி எடுக்கப்படும். இதன் விவரங்களை, ஒன்பதாவது பகுதியான ‘பரிசோதித்தலில்’ பார்க்கலாம்.

இந்தப் பதிவுகளில், நான்காவது கட்டத்தின் விவரங்களையே நாம் அதிகமாகக் காண்போம். மற்ற கட்டங்கள் பற்றிய விவரங்களை தேவைப்படும் அளவு பார்க்கலாம். ஒரு சிலிக்கன் சில்லு தயாரிக்க வேஃபரை பல கருவிகளில் பல ரசாயன மாற்றங்களுக்கு உட்படுத்தி தயாரிப்பார்கள். இதை தயாரிக்கும் வரிசை (manufacturing line ”மேனுஃபேக்சரிங் லைன்”) என்று சொல்லலாம்.

சில்லுக்கள் எல்லாம் சிலிக்கன் வேபர் என்ற பொருளில் தயாரிக்கப் படும்.
வேஃபர் (Wafer) என்பது வட்டமான சிலிக்கன் தகடு. அது 2 இன்ச்(inch) முதல் 12 இன்ச் வரை உள்ள விட்டத்தில்( diameter)இருக்கலாம். ஆனால், பெரும்பாலும் இப்போது 8 இன்ச் அல்லது 12 இன்ச் இருக்கும் வேஃபர் தான் தயாரிப்பில் இருக்கிறது. அதன் தடிமன் அரை மி.மீ லிருந்து 1 மி.மீ வரை இருக்கும்.

வேபரை 8” என்று குறித்தால் 8 இன்ச் என்று பொருள். சில சமயங்களில் இவற்றை 200 மி.மீ. என்றும், 12 இன்ச் வேபரை 300 மி.மீ என்றும் சொல்வார்கள். முதலில் 2” இல் ஆரம்பித்து, பின்னர் 4”, 5”, 6”, 8” என்று தொடர்ந்து தற்போது 12” இல் நிற்கிறது. (9”, 10”, 11” வேபர் எல்லாம் கிடையாது). இவற்றில் மேலே 1 அல்லது 2 மைக்ரான் அளவில், டிரான்ஸிஸ்டர்களும், மின் கம்பிகளும் முடிந்து விடும். மிச்சம் இருக்கும் தடிமன் எல்லாம், உறுதிக்காகத்தான்(mechanical strength). இந்த அளவு தடிமன் இல்லாவிட்டால், வேபர் மிக மிக எளிதில் உடைந்து விடும்.

பெரிய வேபர் (12 இன்ச்) எல்லாம் அதிக தடிமனிலும் (1 மி.மீ.), சிறிய வேபர்கள் (8 இன்ச்) குறைந்த தடிமனிலும் (0.5 மி.மீ. = 500 மைக்ரான்) இருக்கும். முடிந்த வரை குறைந்த தடிமனில் பயன்படுத்துவதையே நிறுவனங்கள் விரும்பும். ஏனென்றால், ஒரு உருளை (சிலிண்டர் - cylinder) சிலிக்கனை எடுத்து , சிறிய தடிமனில் பல வேபர்கள் செய்யலாம். ஆனால், மிக மெல்லியதாக (too thin) இருந்தால், அவை உடைந்து விடும் என்பதால் ஒரு compromiseஇல் இருக்கும். வேபரின் விட்டம் பெரிதாக இருந்தால், தடிமனும் அதிகமாக வேண்டும். இல்லாவிட்டால் எளிதில் உடைந்துவிடும்.

இந்த நான்காவது கட்டமாகிய தயாரிப்பு, மீண்டும் இரு துணைக் கட்டங்களாக (சப்-டிவிஷன்/ sub division) பிரிக்கப்படும். வேஃபரில் முதலில் டிரான்ஸிஸ்டர் வரை தயாரிப்பது ‘Front End Of Line’ அல்லது FEOL (ஃபியோல்) என்றும் அப்புறம் கம்பிகளால் இந்த டிரான்ஸிஸ்டர்களை இணைப்பது ‘Back End Of Line’ அல்லது BEOL (பியோல்) என்றும் சொல்லப்படும். முதலில் டிரான்ஸிஸ்டர் தயாரிக்கும் ஃபியோல் பற்றி பார்க்கலாம்.



ஃபியோல் FEOL: டிரான்ஸிஸ்டரின் அமைப்பையும் அது வேலை செய்யும் விதத்தையும் இதற்கு முன் பார்த்தோம். நமக்கு தேவையான டிரான்ஸிஸ்டரின் அமைப்பு கீழே படத்தில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

• இதில் டிரான்ஸிஸ்டர் இல்லாத இடங்களில் மின்கடத்தாப் பொருளால் (insulator) நிரப்ப வேண்டும். அதற்கு சிலிக்கனில் சுமார் 200 நே.மி. ஆழத்திற்கு பள்ளம் தோண்ட வேண்டும். அதற்கு மாஸ்க்/mask எனப்படும் முகமூடி போன்ற அமைப்பினால் “இந்த இடங்களில் மட்டும் பள்ளம் தோண்ட வேண்டும்” என்று வரையறுத்து அல்லது குறித்து, அங்கே மட்டும் சிலிக்கனை ‘அரித்து’ எடுத்தால், பள்ளம் (அகழி போல) வரும். இதைத் தயாரிக்க, வேஃபரில், சில இடங்களில் மட்டும் சிலிக்கனை நீக்க வேண்டும். இது அடுத்த இரு படங்களில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.
  
  
  
  எனவே ஐ.சி. தயாரிக்க , ‘பொருளை நீக்கும்” வழிமுறையும் எந்த இடத்தில் நீக்க வேண்டும், எந்த இடத்தில் நீக்கக்கூடாது என்று “வரையறுக்கும்” திறனும் தேவை என்பது தெரிகிறது.



• அதன் பின், இந்த அகழிகளை கண்ணாடியால் நிரப்ப வேண்டும். (கண்ணாடியின் ரசாயனப் பெயர் சிலிக்கன் டை ஆக்ஸைடு என்பதாகும்). பொதுவாக மணலை உருக்கி கண்ணாடி செய்யப் படும். ஆனல் இந்த இடத்தில் சில வாயுக்களின் வேதி வினை மூலம் கண்ணாடி படிய வைக்கப் படும். எந்த முறையில் செய்தாலும், நாம் இந்த அகழிகளில் மட்டும் படிய வைக்க இயலாது; வேஃபர் மேல், மற்ற இடங்களிலும் கண்ணாடி படியும். (இந்த ட்ரென்ச் / trench/ அகழி/பள்ளத்தின் அளவு மிகவும் சிறியது; சுமார் 200 நே.மி. அகலம், 200 நே.மி. ஆழம் மற்றும் 1 மைக்ரான் நீளம் இருக்கலாம் என்பதை நினைவு கொள்ளவும்) இங்கே “படிய வைக்கும்” வழிமுறையும் தேவை என்பது விளங்குகிறது. இது அடுத்த வரைபடத்தில் உள்ளது.
  
  


• அதன் பின்னர் அதிகமாக படிந்த (தேவையற்ற) சிலிக்கன் டை ஆக்ஸைடு “சி.எம்.பி.” என்ற முறையில் நீக்கப்படுகிறது (அடுத்த படம்).
  



• . அடுத்து கேட் ஆக்ஸைடு என்ற கண்ணாடி வேஃபர் முழுதும் படிய வைக்கப்படும்.
  
  


• அதன் மேல் பாலி சிலிக்கன் என்ற பொருளும் படிய வைக்கப்படும்.
  'பாலி சிலிக்கன்' என்பது "பாலி க்ரிஸ்டலைன் சிலிக்கன்" (Poly crystalline Silicon) என்பதன் சுருக்கம் ஆகும். இப்போதைக்கு இதை ஒரு விதமான சிலிக்கன் என்று மட்டும் வைத்துக் கொள்வோம்



• அடுத்து வேறு ஒரு மாஸ்க் (mask) பயன்படுத்தி, கேட் தவிர மற்ற எல்லா இடங்களிலும் பாலி சிலிக்கனும் கேட் ஆக்சைடும் நீக்கப்படும். எந்த இடத்தில் எல்லாம் பாலி சிலிக்கனும் கேட் ஆக்ஸைடும் தேவையில்லை என்பதைக் குறித்து / வரையறுத்துக் கொள்வது அடுத்த வரைபடத்தில் காட்டப்பட்டு உள்ளது.
  



• தேவையற்ற பொருளை நீக்கிய பிறகு எந்த நிலையில் இருக்கும் என்பது கீழிருக்கும் வரை படத்தில் உள்ளது.
  
  


• இறுதியாக “குறிப்பிட்ட இடங்களில்” பாஸ்பரஸ்(phosphorous) போன்ற N-டைப் மாசுக்களையும், வேறு குறிப்பிட்ட இடங்களில் போரான் (boron) போன்ற P-டைப் மாசுக்களையும் சேர்த்தால் டிரான்ஸிஸ்டர் தயார்!
  
  
  வேஃபர் முழுவதும் டிரான்ஸிஸ்டர்கள் தயாரிக்கப்பட்டு விடுகின்றன. இந்நிலையில் ஃபியோல் முடிவடைந்து விடுகிறது.
  
  

இதன் மூலம் டிரான்ஸிஸ்டர்களை தயாரிக்க (1) இடங்களை குறிக்கும் அல்லது வரையறுக்கும் முறையும் (2) பொருளைப் படிய வைக்கும் முறையும் (3) அதிகமாக / தேவை இல்லாமல் இருக்கும் பொருளை நீக்கும் முறையும் (4) N- டைப் மற்றும் P-டைப் மாசுக்களை சேர்க்கும் முறையும் வேண்டும் என்பது விளங்குகிறது.

பியோல் (BEOL) பகுதியில் இருக்கும் முறைகளை அடுத்த பதிவில் பார்க்கலாம்.