हैलोजेन मुक्त परमाणु नक़्क़ाशी

जापान और ताइवान के शोधकर्ताओं ने परमाणु-स्तरीय सटीकता के साथ हाफ़नियम ऑक्साइड (HFO2) फिल्मों को नक़्क़ाशी करने में सक्षम एक हैलोजेन-मुक्त प्लाज्मा तकनीक का प्रदर्शन किया है, जो अगली पीढ़ी के अर्धचालक विनिर्माण के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है।छोटे विज्ञान में रिपोर्ट किया गया, यह प्रक्रिया विषाक्त हलोजन-आधारित गैसों पर भरोसा किए बिना कमरे के तापमान पर चिकनी, समान सतहों को प्राप्त करती है, जो व्यापक रूप से पारंपरिक प्लाज्मा नक़्क़ाशी में उपयोग की जाती हैं।

HFO2 पहले से ही उन्नत इलेक्ट्रॉनिक्स में एक आधारशिला सामग्री है, जो उच्च ढांकता हुआ स्थिर, थर्मल स्थिरता और विस्तृत बैंड गैप के लिए मूल्यवान है।ये गुण 2 डी ट्रांजिस्टर और नेक्स्ट-जेन मेमोरी डिवाइसों में अल्ट्राथिन गेट इंसुलेटर के लिए एक आवश्यक उम्मीदवार बनाते हैं।फिर भी इसके मजबूत हाफनियम -ऑक्सीजन बॉन्ड भी HFO2 को सटीक और सतह की चिकनाई दोनों के साथ खोदने के लिए कुख्यात मुश्किल बनाते हैं।


पारंपरिक प्लाज्मा-वर्धित परमाणु परत नक़्क़ाशी (एएलई) विधियाँ इसे हलोजन गैसों का उपयोग करके संबोधित करती हैं-आमतौर पर फ्लोरीन या क्लोरीन-ऊर्जावान आयन बमबारी के साथ।प्रभावी होने के दौरान, दृष्टिकोण में कमियां हैं।हैलोजेन गैसें विषाक्त और पर्यावरणीय रूप से हानिकारक हैं, जबकि उनके बायप्रोडक्ट्स में अक्सर कम अस्थिरता होती है, रिएक्टर दीवारों या डिवाइस साइडवॉल और अपमानजनक प्रदर्शन से चिपके रहते हैं।



मिंग ची यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी के सहयोग से नागोया विश्वविद्यालय के शिह-नन हसियाओ और मसरू होरी के नेतृत्व में टीम ने एक दो-चरणीय चक्रीय विधि तैयार की, जो नाइट्रोजन और ऑक्सीजन प्लास्मा के साथ हैलोजेन की जगह लेती है।पहले चरण में, N⁺ आयन HFO2 सतह पर बमबारी करते हैं, फिल्म के लिए नाइट्रोजन को बॉन्ड करते हैं।दूसरे में, एक O2 प्लाज्मा एक आत्म-सीमित प्रतिक्रिया के माध्यम से नाइट्रोजन-बंधुआ परत को दूर करता है।प्रत्येक चक्र सामग्री के सिर्फ 0.023 से 0.107 नैनोमीटर को हटा देता है, जिससे सबटोमिक सटीकता सक्षम होती है।

इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी और एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करते हुए सतह विश्लेषण ने पुष्टि की कि नाइट्रोजन परमाणु ऑक्सीजन प्लाज्मा के तहत वाष्पशील बायप्रोडक्ट्स में विघटित होने से पहले चक्र के दौरान ऑक्सीजन परमाणुओं को अस्थायी रूप से बदल देते हैं।नक़्क़ाशी से परे, विधि सतह आकृति विज्ञान में भी सुधार करती है: 20 चक्रों के बाद, खुरदरापन 60%कम हो गया था।

गंभीर रूप से, प्रक्रिया कमरे के तापमान पर संचालित होती है, ऊर्जा की बचत करती है और अर्धचालक फैब्स में एकीकरण को सरल बनाती है।यह हलोजन-आधारित अवशेषों से भी बचता है, क्लीनर का समर्थन करता है, अधिक टिकाऊ विनिर्माण।

सेमीकंडक्टर आयाम केवल कुछ नैनोमीटर के लिए सिकुड़ते हैं, पर्यावरणीय प्रभाव को कम करते हुए डिवाइस के प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए इस तरह की तकनीकें आवश्यक होंगी।अध्ययन HFO2 के लिए पहला हैलोजन-मुक्त परमाणु-स्तरीय नक़्क़ाशी मार्ग स्थापित करता है, संभवतः उन्नत माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स में अन्य हार्ड-टू-एच सामग्री को संसाधित करने के लिए एक मॉडल स्थापित करता है।