Les semi-conducteurs sont devenus un élément essentiel de nos vies. Aujourd'hui, nous revenons à la série « Huit processus de base des semi-conducteurs » pour continuer à explorer les processus de fabrication des semi-conducteurs. Dans l’article précédent, nous avons découvert le processus de fabrication des plaquettes. Dans cet article, nous présenterons le processus d'oxydation.

Couche d'oxyde de plaquette (dioxyde de silicium, SiO2) : assure protection et isolation.

Avant d’être utilisé comme matière première pour les circuits intégrés, le silicium extrait du sable subit une série de processus de purification pour former un lingot de silicium. Le lingot de silicium est ensuite découpé en tranches d’épaisseur uniforme, poli et finalement transformé en base de tranches semi-conductrices.

Les tranches produites à partir de ces étapes ne sont pas conductrices. Par conséquent, un traitement ultérieur est nécessaire pour les rendre « semi-conducteurs », dotés de propriétés à la fois conductrices et non conductrices. Pour y parvenir, diverses substances doivent être transférées sur la tranche et des motifs de circuits sont gravés sur la surface. Ces processus devront peut-être être répétés plusieurs fois.

L'oxydation est à la base de tous les processus mentionnés ci-dessus. Le processus d'oxydation produit une couche de SiO2, qui est utilisée comme couche isolante pour empêcher les courants de fuite entre les circuits. La couche d'oxyde peut également protéger la tranche de silicium lors des processus ultérieurs d'implantation ionique et de gravure.

En d’autres termes, la couche de dioxyde de silicium agit comme une couche de protection fiable tout au long du processus de fabrication des semi-conducteurs. Les circuits intégrés nécessitent une haute précision, et même de minuscules contaminants peuvent avoir des effets néfastes sur les performances électriques du circuit intégré, rendant le rôle de la couche d'oxyde crucial.

Comment se forme cette couche d’oxyde protectrice ?

Lorsque la plaquette est exposée à l’oxygène de l’air ou à d’autres substances chimiques, elle forme une couche d’oxyde, semblable à la façon dont le fer (Fe) rouille lorsqu’il est exposé à l’air.

Il existe plusieurs méthodes d'oxydation, telles que l'oxydation thermique, le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) et l'anodisation électrochimique. Parmi eux, le plus largement utilisé est le processus d’oxydation thermique réalisé à des températures élevées de 800 à 1200 XNUMX °C pour former une couche mince et uniforme de dioxyde de silicium.

L'oxydation thermique peut être classée en oxydation sèche et oxydation humide, selon les gaz utilisés. L'oxydation sèche utilise de l'oxygène pur (O₂), ce qui ralentit la croissance de la couche d'oxyde, ce qui en fait un choix idéal pour la formation de couches minces. Les oxydes produits par voie sèche présentent d'excellentes caractéristiques électriques. L'oxydation humide utilise à la fois de l'oxygène (O₂) et de la vapeur d'eau (H₂O). Par conséquent, la couche d'oxyde croît plus rapidement et s'épaissit. Cependant, les oxydes produits par voie humide ne sont pas aussi denses que ceux formés par voie sèche. À durée et température égales, l'oxyde formé par voie humide est environ cinq à dix fois plus épais que celui formé par voie sèche.

Cet article présente principalement la fonction des couches d'oxyde et la manière dont elles se forment. Restez à l'écoute pour la prochaine partie de cette série, où nous expliquerons comment les motifs de circuits sont imprimés sur des tranches recouvertes de couches d'oxyde.