सेमीकंडक्टर में इकाई: एंगस्ट्रॉम

एंगस्ट्रॉम क्या है?

एंगस्ट्रॉम (प्रतीक: Å) लंबाई की एक बहुत छोटी इकाई है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से सूक्ष्म घटनाओं के पैमाने का वर्णन करने के लिए किया जाता है, जैसे कि परमाणुओं और अणुओं के बीच की दूरी या वेफर निर्माण में पतली फिल्मों की मोटाई। एक एंगस्ट्रॉम \(10^{-10}\) मीटर के बराबर होता है, जो 0.1 नैनोमीटर (एनएम) के बराबर होता है।

इस अवधारणा को अधिक सहजता से समझाने के लिए, निम्नलिखित सादृश्य पर विचार करें: मानव बाल का व्यास लगभग 70,000 नैनोमीटर है, जो 700,000 Å के बराबर है। यदि हम पृथ्वी के व्यास के रूप में 1 मीटर की कल्पना करते हैं, तो 1 Å की तुलना पृथ्वी की सतह पर रेत के एक छोटे दाने के व्यास से की जाती है।

एकीकृत सर्किट निर्माण में, एंगस्ट्रॉम विशेष रूप से उपयोगी है क्योंकि यह सिलिकॉन ऑक्साइड, सिलिकॉन नाइट्राइड और डोप्ड परतों जैसी बेहद पतली फिल्म परतों की मोटाई का वर्णन करने का एक सटीक और सुविधाजनक तरीका प्रदान करता है। सेमीकंडक्टर प्रक्रिया प्रौद्योगिकी की प्रगति के साथ, मोटाई को नियंत्रित करने की क्षमता व्यक्तिगत परमाणु परतों के स्तर तक पहुंच गई है, जिससे एंगस्ट्रॉम क्षेत्र में एक अपरिहार्य इकाई बन गई है।

एकीकृत सर्किट निर्माण में, एंगस्ट्रॉम का उपयोग व्यापक और महत्वपूर्ण है। यह माप पतली फिल्म जमाव, नक़्क़ाशी और आयन आरोपण जैसी प्रमुख प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। नीचे कई विशिष्ट परिदृश्य हैं:

1. पतली फिल्म मोटाई नियंत्रण

सिलिकॉन ऑक्साइड (SiO₂) और सिलिकॉन नाइट्राइड (Si₃N₄) जैसी पतली फिल्म सामग्री का उपयोग आमतौर पर सेमीकंडक्टर निर्माण में इन्सुलेट परतों, मास्क परतों या ढांकता हुआ परतों के रूप में किया जाता है। इन फिल्मों की मोटाई डिवाइस के प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है।  

उदाहरण के लिए, MOSFET (मेटल ऑक्साइड सेमीकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) की गेट ऑक्साइड परत आमतौर पर कुछ नैनोमीटर या कुछ एंगस्ट्रॉम मोटी होती है। यदि परत बहुत मोटी है, तो यह डिवाइस के प्रदर्शन को ख़राब कर सकती है; यदि यह बहुत पतला है, तो यह टूटने का कारण बन सकता है। रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) और परमाणु परत जमाव (एएलडी) प्रौद्योगिकियां एंगस्ट्रॉम-स्तर की सटीकता के साथ पतली फिल्मों के जमाव की अनुमति देती हैं, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि मोटाई डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा करती है।

2. डोपिंग नियंत्रण  

आयन प्रत्यारोपण तकनीक में, प्रत्यारोपित आयनों की प्रवेश गहराई और खुराक अर्धचालक उपकरण के प्रदर्शन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है। इम्प्लांटेशन गहराई के वितरण का वर्णन करने के लिए अक्सर एंगस्ट्रॉम का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, उथली जंक्शन प्रक्रियाओं में, आरोपण की गहराई दसियों एंगस्ट्रॉम जितनी छोटी हो सकती है।

3. नक़्क़ाशी की सटीकता

सूखी नक़्क़ाशी में, अंतर्निहित सामग्री को नुकसान पहुंचाने से बचने के लिए नक़्क़ाशी दर पर सटीक नियंत्रण और एंगस्ट्रॉम स्तर तक रुकने का समय आवश्यक है। उदाहरण के लिए, एक ट्रांजिस्टर के गेट नक़्क़ाशी के दौरान, अत्यधिक नक़्क़ाशी के परिणामस्वरूप खराब प्रदर्शन हो सकता है।

4. परमाणु परत जमाव (एएलडी) प्रौद्योगिकी

एएलडी एक ऐसी तकनीक है जो एक समय में एक परमाणु परत पर सामग्री के जमाव को सक्षम बनाती है, जिसमें प्रत्येक चक्र आमतौर पर केवल 0.5 से 1 Å की फिल्म मोटाई बनाता है। यह तकनीक अति-पतली फिल्मों के निर्माण के लिए विशेष रूप से फायदेमंद है, जैसे कि उच्च-ढांकता हुआ स्थिरांक (हाई-के) सामग्री के साथ उपयोग किए जाने वाले गेट डाइइलेक्ट्रिक्स।

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