Los semiconductores se han convertido en una parte esencial de nuestras vidas. Hoy volvemos a la serie "Ocho procesos básicos de semiconductores" para continuar explorando los procesos de fabricación de semiconductores. En el artículo anterior conocimos el proceso de fabricación de obleas. En este artículo, presentaremos el proceso de oxidación.

Capa de óxido de oblea (dióxido de silicio, SiO2): Proporciona protección y aislamiento.

Antes de ser utilizado como materia prima para circuitos integrados, el silicio extraído de la arena se somete a una serie de procesos de purificación para formar un lingote de silicio. Luego, el lingote de silicio se corta hasta obtener un grosor uniforme, se pule y, finalmente, se le da forma de base para las obleas semiconductoras.

Las obleas producidas a partir de estos pasos no son conductoras. Por lo tanto, se requiere un procesamiento adicional para convertirlos en "semiconductores", con propiedades tanto conductoras como no conductoras. Para lograr esto, es necesario transferir varias sustancias a la oblea y grabar patrones de circuitos en la superficie. Es posible que sea necesario repetir estos procesos varias veces.

La oxidación es la base de todos los procesos mencionados anteriormente. El proceso de oxidación produce una capa de SiO2, que se utiliza como capa aislante para evitar fugas de corriente entre circuitos. La capa de óxido también puede proteger la oblea de silicio durante los procesos posteriores de implantación de iones y grabado.

En otras palabras, la capa de dióxido de silicio actúa como una capa protectora fiable durante todo el proceso de fabricación de semiconductores. Los circuitos integrados requieren alta precisión e incluso los contaminantes más pequeños pueden tener efectos adversos en el rendimiento eléctrico del circuito integrado, lo que hace que el papel de la capa de óxido sea crucial.

¿Cómo se forma esta capa protectora de óxido?

Cuando la oblea se expone al oxígeno del aire u otras sustancias químicas, forma una capa de óxido, similar a cómo se oxida el hierro (Fe) cuando se expone al aire.

Existen varios métodos de oxidación, como la oxidación térmica, la deposición química de vapor mejorada por plasma (PECVD) y la anodización electroquímica. Entre ellos, el más utilizado es el proceso de oxidación térmica realizado a altas temperaturas de 800-1200°C para formar una capa fina y uniforme de dióxido de silicio.

La oxidación térmica se puede clasificar en oxidación seca y oxidación húmeda, según los gases utilizados. La oxidación seca utiliza oxígeno puro (O₂), lo que resulta en un crecimiento más lento de la capa de óxido, lo que la convierte en una opción ideal para la formación de capas delgadas. Los óxidos producidos mediante el método seco presentan excelentes características eléctricas. La oxidación húmeda emplea tanto oxígeno (O₂) como vapor de agua (H₂O). Como resultado, la capa de óxido crece más rápido y se vuelve más gruesa. Sin embargo, los óxidos producidos mediante el método húmedo no son tan densos como los formados mediante el método seco. En las mismas condiciones de tiempo y temperatura, el óxido formado mediante el método húmedo es aproximadamente de cinco a diez veces más grueso que el formado mediante el método seco.

Este artículo presenta principalmente la función de las capas de óxido y cómo se forman. Estén atentos a la siguiente parte de esta serie, donde explicaremos cómo se imprimen los patrones de circuitos en obleas cubiertas con capas de óxido.