അർദ്ധചാലക ഉപകരണ ഫാബ്രിക്കേഷൻ

അർദ്ധചാലക ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രക്രിയയാണ് അർദ്ധചാലക ഉപകരണ ഫാബ്രിക്കേഷൻ, സാധാരണയായി ദൈനംദിന വൈദ്യുത, ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് (ഐസി) ചിപ്പുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന മെറ്റൽ-ഓക്സൈഡ്-അർദ്ധചാലക (എംഒഎസ്) ഉപകരണങ്ങൾ. ഫോട്ടോലിത്തോഗ്രാഫിക്, കെമിക്കൽ പ്രോസസ്സിംഗ് ഘട്ടങ്ങളുടെ (ഉപരിതല പാസിവേഷൻ, തെർമൽ ഓക്സീകരണം, പ്ലാനർ ഡിഫ്യൂഷൻ, ജംഗ്ഷൻ ഇൻസുലേഷൻ എന്നിവ) ഒന്നിലധികം ഘട്ടങ്ങളായുള്ള ഒരു ശ്രേണിയാണിത്, ഈ സമയത്ത് ശുദ്ധമായ അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കളാൽ നിർമ്മിച്ച ഒരു വേഫറിൽ ഇലക്ട്രോണിക് സർക്യൂട്ടുകൾ ക്രമേണ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. സിലിക്കൺ എല്ലായ്പ്പോഴും ഉപയോഗിക്കുന്നു, പക്ഷേ പ്രത്യേക ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി വിവിധ സംയുക്ത അർദ്ധചാലകങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

നാസയുടെ ഗ്ലെൻ റിസർച്ച് സെന്റർ ക്ലീൻ റൂം

കയറ്റുമതിക്ക് തയ്യാറായ പാക്കേജ് ചിപ്പുകൾ വരെ ആറ് മുതൽ എട്ട് ആഴ്ച വരെ എടുക്കുന്ന മുഴുവൻ ഉൽ‌പാദന പ്രക്രിയയും ഫൗണ്ടറികൾ അല്ലെങ്കിൽ ഫാബുകൾ എന്നും വിളിക്കപ്പെടുന്ന ഉയർന്ന പ്രത്യേക അർദ്ധചാലക ഫാബ്രിക്കേഷൻ പ്ലാന്റുകളിൽ നടത്തുന്നു.^[1]ആധുനിക 14/10/7 എൻ‌എം നോഡുകൾ‌ പോലുള്ള കൂടുതൽ‌ നൂതന അർദ്ധചാലക ഉപകരണങ്ങളിൽ‌, ഫാബ്രിക്കേഷന് 15 ആഴ്ച വരെ എടുക്കാം, 11-13 ആഴ്ച ആണ് വ്യവസായ ശരാശരി.^[2]നൂതന ഫാബ്രിക്കേഷൻ സൗകര്യങ്ങളോടെ ഉൽ‌പാദനം പൂർണ്ണമായും യാന്ത്രികമാണ്, കൂടാതെ ഉൽപ്പന്നം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനായി ഹെർമെറ്റിക്കലി സീൽ ചെയ്ത നൈട്രജൻ പരിതസ്ഥിതിയിൽ (ശരിയായി പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു വേഫറിലെ മൈക്രോചിപ്പുകളുടെ അനുപാതം), യാന്ത്രിക മെറ്റീരിയൽ കൈകാര്യം ചെയ്യൽ സംവിധാനങ്ങൾ മെഷീനിൽ നിന്ന് മെഷീനിലേക്ക് വേഫറുകളുടെ ട്രാൻസ്പോട്ടേഷൻ ശ്രദ്ധിക്കുന്നു. എല്ലാ യന്ത്രങ്ങളിലും ആന്തരിക നൈട്രജൻ അന്തരീക്ഷം അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. യന്ത്രസാമഗ്രികൾക്കുള്ളിലെ വായു സാധാരണയായി ക്ലീൻ‌റൂമിലെ ചുറ്റുമുള്ള വായുവിനേക്കാൾ വൃത്തിയായി സൂക്ഷിക്കുന്നു. ഈ ആന്തരിക അന്തരീക്ഷത്തെ ഒരു മിനി എൺവയ്ൺമെന്റ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ^[3] ഉൽ‌പാദന യന്ത്രങ്ങൾക്കുള്ളിൽ അന്തരീക്ഷം നിലനിർത്താൻ ഫാബ്രിക്കേഷൻ പ്ലാന്റുകൾക്ക് വലിയ അളവിൽ ദ്രാവക നൈട്രജൻ ആവശ്യമാണ്, ഇത് നൈട്രജൻ ഉപയോഗിച്ച് നിരന്തരം ശുദ്ധീകരിക്കപ്പെടുന്നു. ^[4]

വ്യവസായ നിലവാരം അനുസരിച്ച്, ടെക്നോളജി നോഡ് എന്നും അറിയപ്പെടുന്ന അർദ്ധചാലക നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയുടെ ഓരോ തലമുറയും പ്രോസസിന്റെ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ സവിശേഷത വലുപ്പത്താൽ നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു. ടെക്നോളജി നോഡുകൾ, "പ്രോസസ് ടെക്നോളജീസ്" അല്ലെങ്കിൽ "നോഡുകൾ" എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു, ഇത് സാധാരണ ട്രാൻസിസ്റ്റർ ഗേറ്റ് ദൈർഘ്യം നാനോമീറ്ററുകളാൽ (അല്ലെങ്കിൽ ചരിത്രപരമായി മൈക്രോമീറ്ററുകളിൽ) അതിന്റെ വലുപ്പത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

ചരിത്രം

ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ട്

ആദ്യത്തെ മെറ്റൽ-ഓക്സൈഡ്-സിലിക്കൺ ഫീൽഡ്-ഇഫക്റ്റ് ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ (മോസ്ഫെറ്റുകൾ) ഈജിപ്ഷ്യൻ എഞ്ചിനീയർ മുഹമ്മദ് എം. അറ്റല്ലയും കൊറിയൻ എഞ്ചിനീയർ ദാവോൺ കാങും ചേർന്ന് 1959 നും 1960 നും ഇടയിൽ ബെൽ ലാബിൽ ഫാബ്രിക്കേറ്റ് ചെയ്തതാണ്. ^[5] യഥാർത്ഥത്തിൽ രണ്ട് തരം മോസ്ഫെറ്റ് സാങ്കേതികവിദ്യ ഉണ്ടായിരുന്നു, പി‌എം‌ഒ‌എസ് (പി-ടൈപ്പ് എം‌ഒ‌എസ്), എൻ‌എം‌എസ് (എൻ-ടൈപ്പ് എം‌ഒ‌എസ്). ^[6] രണ്ട് തരങ്ങളും വികസിപ്പിച്ചെടുത്തത് അറ്റല്ലയും കാങും ആണ്, അവർ ആദ്യം മോസ്ഫെറ്റ് കണ്ടുപിടിച്ചപ്പോൾ പി‌എം‌ഒ‌എസ്, എൻ‌എം‌ഒ‌എസ് ഉപകരണങ്ങൾ 20 µm^[5], 10 µm സ്കെയിലുകളിൽ ഫാബ്രിക്കേറ്റ് ചെയ്തു.^[7]

1963 ൽ ഫെയർ‌ചൈൽഡ് അർദ്ധചാലകത്തിൽ ചി-ടാങ് സാഹയും ഫ്രാങ്ക് വാൻലാസും ചേർന്ന് വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത മോസ്ഫെറ്റ് സാങ്കേതികവിദ്യയായ സി‌എം‌ഒ‌എസ് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. 1960 കളുടെ അവസാനത്തിൽ സി‌എം‌ഒ‌എസ് ആർ‌സി‌എ വാണിജ്യവൽക്കരിച്ചു. 1968 ൽ 4000 സീരീസ് ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ടുകൾക്കായി ആർ‌സി‌എ വാണിജ്യപരമായി ഉപയോഗിച്ചു, നിരവധി വർഷങ്ങളിലേക്ക് 10µm പ്രക്രിയയിലേക്ക് ക്രമേണ സ്കെയിൽ ചെയ്യുന്നതിന് മുമ്പ് 20 µm പ്രക്രിയ ആരംഭിച്ചു.