চিপ উৎপাদন বর্তমান বিশ্বের সবচেয়ে জটিল প্রক্রিয়া। এটি অনেক শীর্ষ কোম্পানি দ্বারা সম্পন্ন একটি জটিল প্রক্রিয়া। এই নিবন্ধটি এই প্রক্রিয়াটিকে সংক্ষিপ্ত করার এবং এই জটিল প্রক্রিয়াটির একটি বিস্তৃত এবং সাধারণ বর্ণনা দেওয়ার চেষ্টা করে।
অনেক অর্ধপরিবাহী উত্পাদন প্রক্রিয়া আছে, এবং বলা হয় যে শত শত বা এমনকি হাজার হাজার ধাপ আছে। এটি একটি অত্যুক্তি নয়। একটি বিলিয়ন ডলার বিনিয়োগ সহ একটি কারখানা শুধুমাত্র প্রক্রিয়াটির একটি ছোট অংশ করতে পারে। এই ধরনের একটি জটিল প্রক্রিয়ার জন্য, এই নিবন্ধটি ব্যাখ্যার জন্য পাঁচটি প্রধান বিভাগে বিভক্ত করা হবে: ওয়েফার উত্পাদন, ফটোলিথোগ্রাফি এবং এচিং, আয়ন ইমপ্লান্টেশন, পাতলা ফিল্ম জমা, এবং প্যাকেজিং এবং পরীক্ষা।
1. সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদন প্রক্রিয়া - ওয়েফার উত্পাদন
ওয়েফার উত্পাদন নিম্নলিখিত 5 প্রধান প্রক্রিয়ায় বিভক্ত করা যেতে পারে:
(1) ক্রিস্টাল পুলিং
◈ ডোপড পলিসিলিকন 1400 ডিগ্রিতে গলে যায়
◈ উচ্চ-বিশুদ্ধতা আর্গন নিষ্ক্রিয় গ্যাস ইনজেক্ট করুন
◈ একক ক্রিস্টাল সিলিকন "বীজ" গলানোর মধ্যে রাখুন এবং "টেনে বের হলে" ধীরে ধীরে ঘোরান৷
◈ একক ক্রিস্টাল ইনগটের ব্যাস তাপমাত্রা এবং নিষ্কাশন গতি দ্বারা নির্ধারিত হয়
(2) ওয়েফার স্লাইসিং সিলিকন ইনগটকে পৃথক ওয়েফারগুলিতে কাটাতে একটি নির্ভুল "স" ব্যবহার করে।
(3) ওয়েফার ল্যাপিং, এচিং
◈ কাটা ওয়েফারগুলি যান্ত্রিকভাবে একটি ঘূর্ণমান গ্রাইন্ডার এবং অ্যালুমিনা স্লারি ব্যবহার করে ওয়েফার পৃষ্ঠকে সমতল এবং সমান্তরাল করতে এবং যান্ত্রিক ত্রুটিগুলি কমিয়ে দেয়।
◈ তারপরে ওয়েফারগুলিকে একটি নাইট্রাইডেড অ্যাসিড/অ্যাসিটিক অ্যাসিড দ্রবণে খোদাই করা হয় যাতে মাইক্রোস্কোপিক ফাটল বা পৃষ্ঠের ক্ষতি অপসারণ করা হয়, তারপরে উচ্চ-বিশুদ্ধতার RO/DI ওয়াটার বাথের একটি সিরিজ।
(4) ওয়েফার পলিশিং এবং পরিষ্কার করা
◈ এর পরে, ওয়েফারগুলিকে সিএমপি (কেমিক্যাল মেকানিক্যাল পোলিশ) নামক রাসায়নিক এবং যান্ত্রিক পলিশিং প্রক্রিয়াগুলির একটি সিরিজে পালিশ করা হয়। ◈ পলিশিং প্রক্রিয়ায় সাধারণত ক্রমবর্ধমান সূক্ষ্ম স্লারি ব্যবহার করে দুই থেকে তিনটি পলিশিং ধাপ এবং RO/DI জল ব্যবহার করে মধ্যবর্তী পরিষ্কার করা হয়। ◈ জৈব অমেধ্য এবং কণা অপসারণের জন্য SC1 দ্রবণ (অ্যামোনিয়া, হাইড্রোজেন পারক্সাইড এবং RO/DI জল) ব্যবহার করে একটি চূড়ান্ত পরিষ্কার করা হয়। তারপরে, এইচএফ ব্যবহার করা হয় নেটিভ অক্সাইড এবং ধাতব অমেধ্য অপসারণ করতে, এবং অবশেষে SC2 দ্রবণটি অতি-পরিষ্কার নতুন নেটিভ অক্সাইডগুলিকে পৃষ্ঠে বৃদ্ধি পেতে দেয়। (5) ওয়েফার এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়াকরণ
◈ এপিটাক্সিয়াল গ্রোথ (ইপিআই) উচ্চ তাপমাত্রায় বাষ্প থেকে একক-স্ফটিক সিলিকন স্তরে একক-স্ফটিক সিলিকনের স্তর বৃদ্ধি করতে ব্যবহৃত হয়।
◈ বাষ্প পর্ব থেকে একটি একক-স্ফটিক সিলিকন স্তর বৃদ্ধির প্রক্রিয়াটিকে বাষ্প ফেজ এপিটাক্সি (VPE) বলা হয়।
SiCl4 + 2H2 ↔ Si + 4HCl
SiCl4 (সিলিকন টেট্রাক্লোরাইড)
বিক্রিয়াটি বিপরীতমুখী, অর্থাৎ HCl যোগ করা হলে, ওয়েফারের পৃষ্ঠ থেকে সিলিকন খোদাই করা হবে।
Si উৎপন্ন করার আরেকটি প্রতিক্রিয়া অপরিবর্তনীয়: SiH4 → Si + 2H2 (সিলেন)
◈ ইপিআই বৃদ্ধির উদ্দেশ্য হল সাবস্ট্রেটে বৈদ্যুতিকভাবে সক্রিয় ডোপান্টের বিভিন্ন (সাধারণত কম) ঘনত্বের সাথে স্তর তৈরি করা। উদাহরণস্বরূপ, একটি পি-টাইপ ওয়েফারে একটি এন-টাইপ স্তর।
◈ ওয়েফার বেধের প্রায় 3%।
◈ পরবর্তী ট্রানজিস্টর কাঠামোতে কোন দূষণ নেই।
2. সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদন প্রক্রিয়া - ফটোলিথোগ্রাফি ফটোলিথোগ্রাফি মেশিন, যা সাম্প্রতিক বছরগুলিতে অনেক উল্লেখ করা হয়েছে, এটি অনেকগুলি প্রক্রিয়া সরঞ্জামের মধ্যে একটি। এমনকি ফটোলিথোগ্রাফিতে অনেক প্রক্রিয়ার ধাপ এবং সরঞ্জাম রয়েছে।
(1) ফটোরেসিস্ট আবরণ
ফটোরেসিস্ট একটি আলোক সংবেদনশীল উপাদান। ওয়েফারে অল্প পরিমাণে ফোটোরেসিস্ট তরল যোগ করা হয়। ওয়েফারটি 1000 থেকে 5000 RPM গতিতে ঘোরানো হয়, ফটোরসিস্টকে 2 থেকে 200um পুরু একটি অভিন্ন আবরণে ছড়িয়ে দেয়। দুটি ধরণের ফটোরেসিস্ট রয়েছে: নেতিবাচক এবং ইতিবাচক। ইতিবাচক: আলোর এক্সপোজার জটিল আণবিক গঠন ভেঙ্গে দিতে পারে, এটি দ্রবীভূত করা সহজ করে তোলে। নেতিবাচক: এক্সপোজার আণবিক গঠনকে আরও জটিল এবং দ্রবীভূত করা আরও কঠিন করে তোলে। প্রতিটি ফটোলিথোগ্রাফি পদক্ষেপের সাথে জড়িত পদক্ষেপগুলি নিম্নরূপ; ◈ ওয়েফার পরিষ্কার করুন ◈ ডিপোজিট বাধা স্তর SiO2, Si3N4, ধাতু ◈ ফোটোরেসিস্ট প্রয়োগ করুন ◈ নরম বেক ◈ মাস্ক সারিবদ্ধ করুন ◈ গ্রাফিক এক্সপোজার ◈ বিকাশ ◈ বেক ◈ ইচ ◈ ফটোরসিস্ট সরান প্যাটার্ন প্রিপারেশন সফ্টওয়্যার প্যাটার্ন প্যাটার্ন প্যাটার্ন আইসি ব্যবহার করুন (2) প্যাটার্ন ডিজাইন প্যাটার্ন আইসি ব্যবহার করুন প্রতিটি স্তরের। প্যাটার্নটি তারপর একটি লেজার প্যাটার্ন জেনারেটর বা ইলেক্ট্রন বিম ব্যবহার করে প্যাটার্ন সহ একটি অপটিক্যালি স্বচ্ছ কোয়ার্টজ সাবস্ট্রেটে (টেমপ্লেট) স্থানান্তরিত হয়।
(3) প্যাটার্ন স্থানান্তর (এক্সপোজার) এখানে, একটি ফটোলিথোগ্রাফি মেশিন টেমপ্লেট থেকে চিপ স্তরে প্যাটার্নটি প্রজেক্ট এবং অনুলিপি করতে ব্যবহৃত হয়।
(4) বিকাশ এবং বেকিং ◈ এক্সপোজারের পরে, ফোটোরেসিস্টের উন্মুক্ত স্থানগুলি অপসারণের জন্য একটি অ্যাসিড বা ক্ষারীয় দ্রবণে ওয়েফার তৈরি করা হয়। ◈ একবার উন্মুক্ত ফটোরেসিস্ট অপসারণ করা হলে, অবশিষ্ট ফটোরেসিস্টকে শক্ত করার জন্য ওয়েফারটিকে কম তাপমাত্রায় "বেকড" করা হয়।
3. সেমিকন্ডাক্টর ম্যানুফ্যাকচারিং প্রসেস - এচিং এবং আয়ন ইমপ্লান্টেশন (1) ভেজা এবং শুকনো এচিং ◈ রাসায়নিক এচিং একটি বড় ভেজা প্ল্যাটফর্মে সঞ্চালিত হয়। ◈ বিভিন্ন ধরনের অ্যাসিড, বেস এবং কস্টিক দ্রবণ ব্যবহার করা হয় বিভিন্ন উপকরণের নির্বাচিত এলাকা অপসারণের জন্য। ◈ BOE, বা বাফারড অক্সাইড এচ্যান্ট, অ্যামোনিয়াম ফ্লোরাইড দিয়ে বাফার করা হাইড্রোফ্লোরিক অ্যাসিড থেকে তৈরি এবং অন্তর্নিহিত সিলিকন বা পলিসিলিকন স্তরকে এচিং না করে সিলিকন ডাই অক্সাইড অপসারণ করতে ব্যবহৃত হয়। ◈ ফসফরিক অ্যাসিড সিলিকন নাইট্রাইড স্তর খোদাই করতে ব্যবহৃত হয়। ◈ নাইট্রিক অ্যাসিড ধাতু খোদাই করতে ব্যবহৃত হয়। ◈ সালফিউরিক অ্যাসিড দিয়ে ফটোরেসিস্ট অপসারণ করা হয়। ◈ শুকনো এচিং এর জন্য, ওয়েফারটিকে একটি এচিং চেম্বারে রাখা হয় এবং প্লাজমা দ্বারা খোদাই করা হয়। ◈ কর্মীদের নিরাপত্তা একটি প্রাথমিক উদ্বেগ। ◈ অনেক ফ্যাব এচিং প্রক্রিয়া সম্পাদন করতে স্বয়ংক্রিয় সরঞ্জাম ব্যবহার করে। (2) স্ট্রিপিং প্রতিরোধ করুন
ফটোরসিস্টটি তারপরে ওয়েফার থেকে সম্পূর্ণভাবে ছিনিয়ে নেওয়া হয়, ওয়েফারের উপর একটি অক্সাইড প্যাটার্ন রেখে যায়।
(3) আয়ন ইমপ্লান্টেশন
◈ আয়ন ইমপ্লান্টেশন ওয়েফারের বিদ্যমান স্তরগুলির মধ্যে সুনির্দিষ্ট এলাকার বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে পরিবর্তন করে।
◈ আয়ন ইমপ্লান্টার উচ্চ-কারেন্ট অ্যাক্সিলারেটর টিউব এবং স্টিয়ারিং এবং ফোকাসিং ম্যাগনেট ব্যবহার করে নির্দিষ্ট ডোপ্যান্টের আয়ন দিয়ে ওয়েফার পৃষ্ঠে বোমাবর্ষণ করে।
◈ অক্সাইড বাধা হিসেবে কাজ করে যখন ডোপিং রাসায়নিকগুলি পৃষ্ঠে জমা হয় এবং পৃষ্ঠের মধ্যে ছড়িয়ে পড়ে।
◈ অ্যানিলিংয়ের জন্য সিলিকন পৃষ্ঠকে 900 ডিগ্রিতে উত্তপ্ত করা হয় এবং ইমপ্লান্ট করা ডোপ্যান্ট আয়নগুলি সিলিকন ওয়েফারে আরও ছড়িয়ে পড়ে।
4. সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদন প্রক্রিয়া - পাতলা ফিল্ম জমা
পাতলা ফিল্ম জমা করার অনেক উপায় এবং বিষয়বস্তু রয়েছে, যা নীচে একে একে ব্যাখ্যা করা হয়েছে: (1) সিলিকন অক্সাইড
যখন সিলিকন অক্সিজেনে বিদ্যমান থাকে, তখন SiO2 তাপীয়ভাবে বৃদ্ধি পাবে। অক্সিজেন অক্সিজেন বা জলীয় বাষ্প থেকে আসে। পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা 900 ~ 1200 ডিগ্রি হওয়া প্রয়োজন। যে রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটে তা হল
Si + O2 → SiO2
Si +2H2O ->SiO2 + 2H2
সিলেকটিভ অক্সিডেশনের পরে সিলিকন ওয়েফারের পৃষ্ঠটি নীচের চিত্রে দেখানো হয়েছে:
অক্সিজেন এবং জল উভয়ই বিদ্যমান SiO2 এর মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়ে এবং Si এর সাথে মিলিত হয়ে অতিরিক্ত SiO2 গঠন করে। জল (বাষ্প) অক্সিজেনের চেয়ে আরও সহজে ছড়িয়ে পড়ে, তাই বাষ্প অনেক দ্রুত বৃদ্ধি পায়।
ট্রানজিস্টর গেট গঠনের জন্য অক্সাইড একটি অন্তরক এবং প্যাসিভেশন স্তর সরবরাহ করতে ব্যবহৃত হয়। শুষ্ক অক্সিজেন গেট এবং পাতলা অক্সাইড স্তর গঠন করতে ব্যবহৃত হয়। একটি পুরু অক্সাইড স্তর তৈরি করতে বাষ্প ব্যবহার করা হয়। অন্তরক অক্সাইড স্তর সাধারণত প্রায় 1500nm হয় এবং গেট স্তর সাধারণত 200nm এবং 500nm এর মধ্যে থাকে।
(2) রাসায়নিক বাষ্প জমা
রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD) তাপীয় পচন এবং/অথবা বায়বীয় যৌগের প্রতিক্রিয়ার মাধ্যমে একটি সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে একটি পাতলা ফিল্ম তৈরি করে।
তিনটি মৌলিক ধরনের CVD চুল্লি রয়েছে: ◈ বায়ুমণ্ডলীয় রাসায়নিক বাষ্প জমা
◈ নিম্নচাপ সিভিডি (এলপিসিভিডি)
◈ প্লাজমা বর্ধিত সিভিডি (পিইসিভিডি)
নিম্নচাপের সিভিডি প্রক্রিয়ার পরিকল্পিত চিত্রটি নীচে দেখানো হয়েছে।
CVD এর প্রধান প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়াগুলি নিম্নরূপ
i). Polysilicon PolysiliconSiH4 ->Si + 2h2 (600 ডিগ্রি)
জমার হার 100 - 200 nm /মিনিট
ফসফরাস (ফসফাইন), বোরন (ডিবোরেন) বা আর্সেনিক গ্যাস যোগ করা যেতে পারে। পলিসিলিকন জমা হওয়ার পরে ডিফিউশন গ্যাসের সাথে ডোপ করা যেতে পারে।
ii) সিলিকন ডাই অক্সাইড ডাই অক্সাইড
SiH4 + O2→SiO2 + 2h2 (300 - 500 ডিগ্রি)
SiO2 একটি অন্তরক বা প্যাসিভেশন স্তর হিসাবে ব্যবহৃত হয়। ফসফরাস সাধারণত ভাল ইলেক্ট্রন প্রবাহ কর্মক্ষমতা প্রাপ্ত করার জন্য যোগ করা হয়.
iii)। সিলিকন নাইট্রাইড সিকন নাইট্রাইড
3SiH4 + 4NH3 ->Si3N4 + 12H2
(সিলেন) (অ্যামোনিয়া) (নাইট্রাইড)
(3) ছিটকে পড়া
লক্ষ্যবস্তুতে উচ্চ-শক্তি আয়ন যেমন Ar+ দিয়ে বোমাবর্ষণ করা হয় এবং লক্ষ্যবস্তুতে থাকা পরমাণুগুলিকে স্থানান্তরিত করা হবে এবং সাবস্ট্রেটে নিয়ে যাওয়া হবে।
অ্যালুমিনিয়াম এবং টাইটানিয়ামের মতো ধাতুগুলি লক্ষ্য হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। (4) বাষ্পীভবন
আল বা আউ (সোনা) বাষ্পীভবন বিন্দুতে উত্তপ্ত হয়, এবং বাষ্প ঘনীভূত হবে এবং ওয়েফারের পৃষ্ঠকে আচ্ছাদিত করে একটি পাতলা ফিল্ম তৈরি করবে।
নিচের উদাহরণটি বিস্তারিতভাবে ব্যাখ্যা করবে কিভাবে সিলিকন ওয়েফারের সার্কিট ফোটোলিথোগ্রাফি, এচিং থেকে আয়ন জমা পর্যন্ত ধাপে ধাপে তৈরি হয়:
5. সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদন প্রক্রিয়া - প্যাকেজিং পরীক্ষা (পোস্ট-প্রসেসিং)
(1) ওয়েফার টেস্ট চূড়ান্ত সার্কিট প্রস্তুতি সম্পন্ন হওয়ার পরে, ত্রুটিযুক্ত পণ্যগুলি অপসারণের জন্য ওয়েফারের পরীক্ষা ডিভাইসগুলি একটি স্বয়ংক্রিয় প্রোব পরীক্ষা পদ্ধতি ব্যবহার করে পরীক্ষা করা হয়।
(2) ওয়েফার ডাইসিং প্রোব পরীক্ষার পরে, ওয়েফারটি পৃথক চিপগুলিতে কাটা হয়।
(3) ওয়্যারিং এবং প্যাকেজিং ◈ স্বতন্ত্র চিপগুলি লিড ফ্রেমের সাথে সংযুক্ত থাকে এবং অ্যালুমিনিয়াম বা সোনার সীসাগুলি তাপীয় সংকোচন বা অতিস্বনক ঢালাই দ্বারা সংযুক্ত থাকে৷ ◈ একটি সিরামিক বা প্লাস্টিকের প্যাকেজে ডিভাইসটিকে সিল করে প্যাকেজিং সম্পন্ন করা হয়। ◈ বেশিরভাগ চিপগুলিকে ডাউনস্ট্রিম ব্যবহারকারীদের কাছে পাঠানোর আগে চূড়ান্ত কার্যকরী পরীক্ষার মধ্য দিয়ে যেতে হবে।
