سبق 13.4مائیکرو اور نینوباب 13 · مائیکرو اور نینو فیبریکیشن

ایٹامک لیئر ڈپوزیشن (ALD)

باری باری گیسوں سے ہر چکر میں ایک ایٹمی تہہ کی کوٹنگ کرتی ہے

ایٹامک لیئر ڈپوزیشن (ALD) گرم سطح پر دو گیسوں کو باری باری گزار کر فلم ایک وقت میں ایٹموں کی ایک تہہ کے حساب سے اگاتی ہے۔ ہر گیس صرف اسی سے تعامل کر سکتی ہے جو پچھلی گیس چھوڑ گئی ہو، اس لیے ہر دور ٹھیک ایک پتلی تہہ ہر اس سطح پر جوڑتا ہے جہاں گیس پہنچ سکے۔ اس سے جدید چپس کے اندر انتہائی پتلی موصل تہیں اور صرف چند نینو میٹر موٹی حفاظتی کوٹنگز بنتی ہیں۔

تصویر: CINT, Los Alamos, Public domain, بذریعہ Wikimedia Commons

ایک ALD چکر چار خانوں میں، اور خندق میں یکساں کوٹنگہر خانہ سطح کا ایک ننھا ٹکڑا دکھاتا ہے؛ دائروں میں لکھے نمبر نیچے دیے گئے مراحل سے ملتے ہیں۔ نیچے کی ڈرائنگ دکھاتی ہے کہ ALD کیوں اہم ہے: گہری خندق کے اندر یکساں فلم۔

یہ کیسے کام کرتا ہے

گیس A کا پلس دیں۔ ویفر یا پرزہ چھوٹے چیمبر میں کم دباؤ پر عموماً 150–350 °C تک گرم کر کے رکھا جاتا ہے۔ پہلے پریکرسر (ایک تعاملی گیس جو جمائی جانے والی شے کا عنصر لاتی ہے)، یہاں ٹرائی میتھائل ایلومینیم (TMA)، کا مختصر جھونکا سطح کی ہر دستیاب جگہ سے جڑ جاتا ہے۔ جب ہر جگہ پر ہو جائے تو رک جاتا ہے: یہ تعامل خود محدود ہے۔
پرج۔ نائٹروجن یا آرگون بچی ہوئی گیس کو بہا لے جاتی ہے، تاکہ دونوں پریکرسر کھلی جگہ میں کبھی نہ ملیں۔
گیس B کا پلس دیں۔ دوسرے پریکرسر کا جھونکا، یہاں آبی بخارات، گیس A کی چھوڑی تہہ سے تعامل کر کے اسے ایلومینیم آکسائیڈ میں بدل دیتا ہے۔ تہہ مکمل ہونے پر یہ پھر خود رک جاتا ہے۔
دوبارہ پرج کریں۔ ضمنی مصنوعات اور بچا ہوا پانی بہا دیا جاتا ہے۔ ایک چکر مکمل ہوا، اور فلم تقریباً 0.1 nm موٹی ہو گئی: فی چکر تقریباً ایک نینو میٹر کا دسواں حصہ۔
دہرائیں۔ چکر سینکڑوں بار چلتا ہے؛ آپ چکر گن کر ہی موٹائی چنتے ہیں۔ 10 nm کی فلم کو تقریباً 100 چکر چاہییں، جن میں عموماً کئی منٹ سے ایک گھنٹہ لگتا ہے۔

اہم حقائق

جمائے جانے والے مواد: آکسائیڈ (ایلومینیم آکسائیڈ، ہیفنیم آکسائیڈ، ٹائٹینیم آکسائیڈ)، نائٹرائیڈ (ٹائٹینیم نائٹرائیڈ)، کچھ دھاتیں؛ سلیکون، شیشے، دھاتوں، پولیمرز اور پاؤڈروں پر
عام پرزے: چپس میں گیٹ انسولیٹر اور کیپیسیٹر کی تہیں، نمی روکنے والی رکاوٹیں، کوٹ کیے گئے پاؤڈر اور کیٹالسٹ
پرزے کا سائز: نینو پارٹیکلز سے 300 mm ویفرز اور ویفرز یا پرزوں کے بیچز تک
درستگی: چکر گن کر موٹائی نینو میٹر کے ایک حصے تک طے ہوتی ہے؛ چوڑائی سے کئی گنا گہرے سوراخوں کے اندر بھی یکساں
سطح کی تکمیل: اپنے نیچے کی سطح کی بالکل نقل کرتی ہے، کھردرا پن بڑھائے بغیر
کتنی مقدار کے لیے موزوں: اکیلے ویفرز سے بڑے بیچز تک؛ چپس کی بڑے پیمانے کی پیداوار
ٹولنگ اور مشین کی لاگت: پرزے کے مطابق ٹولنگ نہیں؛ لیب ری ایکٹر تقریباً 100,000 ڈالر سے، پیداواری مشینیں لاکھوں ڈالر میں
رفتار: سست: عموماً فی چکر تقریباً 0.1 nm اور چند سیکنڈ فی چکر، اس لیے زیادہ تر فلمیں تقریباً 100 nm سے کم رہتی ہیں

خوبیاں اور حدیں

خوبیاں

موٹائی نینو میٹر کے ایک حصے تک قابو میں
بالکل یکساں فلم، گہرے اور تنگ سوراخوں میں بھی
نسبتاً کم درجہ حرارت پر کثیف، پن ہول سے پاک فلمیں
پیچیدہ تھری ڈی شکلوں اور پاؤڈروں پر کوٹنگ کرتی ہے

حدود

بہت سست: موٹی فلمیں عملی نہیں
پریکرسر گیسیں زہریلی، آتش گیر یا مہنگی ہو سکتی ہیں
صرف کچھ مواد کے لیے گیسوں کا موزوں جوڑا موجود ہے
فلمیں پریکرسرز سے ناپاکیاں پھنسا سکتی ہیں

کہاں استعمال ہوتا ہے

مائیکرو الیکٹرانکسپروسیسروں میں ہیفنیم آکسائیڈ گیٹ انسولیٹر، میموری چپس میں کیپیسیٹر کی تہیں
ڈسپلے اور لچکدار الیکٹرانکسOLED سکرینوں سے نمی دور رکھنے والی پتلی رکاوٹیں
توانائیبیٹری مواد پر حفاظتی کوٹنگز، کچھ اعلیٰ کارکردگی کے سولر سیلز میں تہیں
MEMS اور سینسرزننھے متحرک پرزوں پر موصل اور حفاظتی کوٹنگز
طبی اور آپٹکسبایو کمپیٹیبل کوٹنگز، اینٹی ریفلیکشن تہیں

اسے کیسے پہچانیں

آپ اسے دیکھ نہیں سکتے۔ ALD فلمیں عموماً چند سے چند درجن نینو میٹر موٹی ہوتی ہیں، بال سے ہزاروں گنا پتلی۔ یہ آپ کے فون اور کمپیوٹر کی چپس کے اندر اور کچھ OLED سکرینوں کی نمی روکنے والی تہہ میں چھپی ہوتی ہیں۔
نہ رنگ، نہ ساخت۔ اتنی پتلی فلم عموماً کوئی نظر آنے والا نشان نہیں چھوڑتی؛ زیادہ سے زیادہ، موٹی فلمیں صابن کے بلبلے کی طرح سطح کا رنگ ذرا بدل سکتی ہیں۔
صرف خوردبین بتاتی ہے۔ الیکٹران مائیکروسکوپ کے کراس سیکشن میں ALD فلم ایک ایسی پٹی کے طور پر دکھتی ہے جس کی موٹائی بالکل یکساں ہو اور جو ہر کونے اور خندق کی پیروی کرے۔

موازنہ کریں

CVD کوٹنگ11.9دونوں گیسیں ایک ساتھ دیتی ہے، اس لیے فلمیں کہیں تیز اگتی ہیں لیکن گہرے سوراخوں میں کم یکساں۔مالیکیولر بیم ایپیٹیکسی13.3یہ بھی ایک وقت میں ایک ایٹمی تہہ بناتی ہے، لیکن انتہائی اعلیٰ خلا میں شعاعوں سے اور کرسٹل کو جاری رکھنے کے لیے؛ یہ صرف شعاعوں کے سامنے والی سطحوں پر کوٹنگ کرتی ہے۔PVD کوٹنگ11.8مواد کو سیدھی لکیروں میں چھڑکتی ہے، اس لیے چھپی ہوئی دیواروں پر بہت کم یا کوئی کوٹنگ نہیں چڑھتی۔

دیکھیں

HYCOAT ITN · ALD چکر کی واضح ابتدائی وضاحت

Asianometry · ALD کی تاریخ اور چپ بنانے والے اس پر کیوں انحصار کرتے ہیں

Applied Science · گھر میں بنایا گیا ALD ری ایکٹر اور اصل کوٹنگ کا نتیجہ

Inrfucirvine · ایک حقیقی کلین روم ALD مشین کو لوڈ اور چلایا جاتا ہوا

اصل تصاویر دیکھیں

Wikipedia: Atomic layer deposition — پلس–پرج چکر اور اسپیشل ALD کے خاکے
Wikimedia Commons تصویری تلاش

یاد رکھیں

دو گیسیں باری باری آتی ہیں؛ سطح ڈھکتے ہی ہر باری خود رک جاتی ہے۔
ایک چکر تقریباً ایک نینو میٹر کا دسواں حصہ جوڑتا ہے، اس لیے موٹائی چکر گن کر طے ہوتی ہے۔
فلم ہر جگہ یکساں موٹی ہوتی ہے، ننھے سوراخوں کی گہرائی میں بھی۔