পাঠ 11.9প্রলেপঅধ্যায় 11 · কোটিং ও পৃষ্ঠ ফিনিশিং

CVD কোটিং

গ্যাস গরম পৃষ্ঠে বিক্রিয়া করে একটি ফিল্ম রেখে যায়

CVD (কেমিক্যাল ভেপার ডিপোজিশন) গরম পৃষ্ঠে বিক্রিয়া করা গ্যাস থেকে কঠিন ফিল্ম গড়ে তোলে। এটি কম্পিউটার চিপের ভেতরের অতি পাতলা স্তর এবং অনেক কার্বাইড কাটিং ইনসার্টের মজবুত আস্তরণ বসায়। PVD-র মতো নয়, গ্যাস ছিদ্রের ভেতরে ও কোণের আড়ালে পৌঁছায়, তাই প্রতিটি পৃষ্ঠে সমান আস্তরণ পড়ে।

ছবি: NASA/GRC, Public domain, সূত্র: Wikimedia Commons

CVD কোটিং · টিউব রিঅ্যাক্টর, পৃষ্ঠের বিক্রিয়ার ক্লোজ-আপ সহবৃত্তাকার সংখ্যাগুলো নিচের ধাপের সঙ্গে মেলে; নিচের বাক্সটি পৃষ্ঠের রসায়নকে বড় করে দেখায়।

যেভাবে কাজ করে

অংশগুলো লোড করুন। ওয়েফার (চিপের জন্য পাতলা সিলিকন ডিস্ক) বা কার্বাইড টুল ইনসার্ট রিঅ্যাক্টরের, অর্থাৎ সিল করা টিউব বা চেম্বারের ভেতরে র‍্যাকে সাজানো হয়।
গরম করুন ও গ্যাস জোগান দিন। অংশগুলো গরম করা হয়, থার্মাল CVD-তে সাধারণত 500–1,100 °C-এ। প্রিকার্সর গ্যাস ঢোকে: যে গ্যাস আপনার চাওয়া পরমাণু বহন করে, যেমন সিলিকনের জন্য সাইলেন বা কার্বনের জন্য মিথেন।
গরম পৃষ্ঠে বিক্রিয়া ঘটুক। গরম পৃষ্ঠের কাছে গ্যাসের অণুগুলো ভেঙে বিক্রিয়া করে। আপনার চাওয়া পরমাণুগুলো কঠিন, দৃঢ়ভাবে বন্ধনযুক্ত ফিল্ম হয়ে থেকে যায়।
উপজাত পদার্থ পাম্প করে বের করুন। হাইড্রোজেন বা অম্লীয় হাইড্রোজেন ক্লোরাইডের মতো অবশিষ্ট গ্যাস পাম্প করে বের করা হয় এবং ছাড়ার আগে স্ক্রাবারে পরিষ্কার করা হয়।
বাড়তে দিন, তারপর ঠান্ডা করুন। গ্যাস যে প্রতিটি পৃষ্ঠ ছোঁয় সেখানে ফিল্ম সমানভাবে পুরু হয়, চিপে কয়েক ন্যানোমিটার থেকে টুল ইনসার্টে প্রায় 5–20 µm পর্যন্ত। তারপর রিঅ্যাক্টর ঠান্ডা হয় এবং অংশগুলো বেরিয়ে আসে।

মূল তথ্য

উপাদান: ফিল্ম: সিলিকন, সিলিকন অক্সাইড ও নাইট্রাইড, টাংস্টেন, TiN, TiC, অ্যালুমিনা, হীরা, গ্রাফিন। অংশ: সিলিকন ওয়েফার, কার্বাইড, সিরামিক, তাপ-সহনশীল ধাতু
সাধারণ অংশ: চিপ ওয়েফার, কার্বাইড কাটিং ইনসার্ট, সোলার সেল, অপটিক্যাল ও ক্ষয়-প্রতিরোধী অংশ
অংশের আকার: 300 mm পর্যন্ত চওড়া ওয়েফার; কয়েক সেন্টিমিটারের ইনসার্ট; প্রতি রানে শত থেকে হাজার অংশ
নির্ভুলতা: কয়েক ন্যানোমিটার থেকে প্রায় 20 µm পর্যন্ত ফিল্ম, খুব সমান, এমনকি ছিদ্র ও ট্রেঞ্চের ভেতরেও
পৃষ্ঠের মান: মসৃণ ও ঘন, নিচের পৃষ্ঠকে নকল করে; টুলের আস্তরণ ধূসর, সোনালি বা কালো দেখায়
কোন ব্যাচ আকারে মানানসই: বড় ব্যাচ: প্রতি রানে শত শত ওয়েফার বা হাজার হাজার ইনসার্ট
টুলিং ও মেশিনের খরচ: বেশি থেকে খুব বেশি: শিল্প রিঅ্যাক্টরের দাম কয়েক লাখ থেকে কোটি ডলার, চিপ-যন্ত্র সবচেয়ে ওপরে
গতি: ধীর: টুল-আস্তরণের একটি রান সাধারণত অনেক ঘণ্টা চলে; চিপের পাতলা স্তরে কয়েক মিনিট থেকে কয়েক ঘণ্টা

শক্তি ও সীমাবদ্ধতা

শক্তির দিক

গ্যাস যে প্রতিটি পৃষ্ঠে পৌঁছায় সেখানে আস্তরণ দেয়, এমনকি ছিদ্রের ভেতরেও
খুব সমান, ঘন ফিল্ম যা দৃঢ়ভাবে লেগে থাকে
সিলিকন থেকে হীরা পর্যন্ত উপাদানের বিশাল পরিসর
চিপের জন্য নিখুঁত ন্যানোমিটার স্তর, বা টুলের জন্য পুরু ক্ষয়-প্রতিরোধী স্তর

সীমাবদ্ধতা

উচ্চ তাপ, প্রায়ই প্রায় 1,000 °C, অনেক ইস্পাত ও প্লাস্টিককে বাদ দেয়
বিষাক্ত, দাহ্য বা ক্ষয়কারী গ্যাস সতর্কভাবে সামলাতে হয়
দামি রিঅ্যাক্টর ও দীর্ঘ রান
মাস্ক করা কঠিন: যেখানে চান না সেখানেও আস্তরণ পড়ে

কোথায় ব্যবহৃত হয়

ইলেকট্রনিক্সচিপ ও সোলার সেলের ভেতরের অন্তরক ও পরিবাহী স্তর
কাটিং টুলকার্বাইড টার্নিং ইনসার্টে পুরু TiCN ও অ্যালুমিনা স্তর
অপটিকসশক্ত ও প্রতিফলন-রোধী আস্তরণ, কৃত্রিম হীরার জানালা
গয়নাল্যাবে-তৈরি হীরা
মহাকাশটারবাইন ব্লেডকে গরম গ্যাস থেকে রক্ষা করা অ্যালুমিনাইড আস্তরণ
গবেষণাগ্রাফিন শিট ও কার্বন ন্যানোটিউব

কীভাবে চিনবেন

অংশের ছিদ্র, খাঁজ ও পেছনের দিক পর্যন্ত পৌঁছানো সমান আস্তরণ।
পুরু সোনালি, ধূসর বা কালো আস্তরণওয়ালা কার্বাইড ইনসার্ট, যার স্তরগুলো ভাঙা কিনারায় ডোরার মতো দেখা যায়।
সিলিকন ওয়েফারের রংধনু রং: পাতলা ফিল্ম, প্রায়ই CVD-তে গড়া, যার পুরুত্বই রং ঠিক করে।
ল্যাবে-তৈরি হীরার সনদ যাতে CVD লেখা থাকে।