अर्धचालक हमारे जीवन का एक अनिवार्य हिस्सा बन गए हैं। आज, हम सेमीकंडक्टर निर्माण प्रक्रियाओं की खोज जारी रखने के लिए "आठ बुनियादी सेमीकंडक्टर प्रक्रियाएं" श्रृंखला पर लौट आए हैं। पिछले लेख में हमने वेफर निर्माण प्रक्रिया के बारे में सीखा। इस लेख में, हम ऑक्सीकरण प्रक्रिया का परिचय देंगे।

वेफर ऑक्साइड परत (सिलिकॉन डाइऑक्साइड, SiO2): सुरक्षा और इन्सुलेशन प्रदान करता है।

एकीकृत सर्किट के लिए कच्चे माल के रूप में उपयोग किए जाने से पहले, रेत से निकाला गया सिलिकॉन सिलिकॉन पिंड बनाने के लिए शुद्धिकरण प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला से गुजरता है। फिर सिलिकॉन पिंड को एक समान मोटाई में काटा जाता है, पॉलिश किया जाता है, और अंततः सेमीकंडक्टर-वेफर्स की नींव में बनाया जाता है।

इन चरणों से उत्पादित वेफर्स प्रवाहकीय नहीं हैं। इसलिए, उन्हें प्रवाहकीय और गैर-प्रवाहकीय दोनों गुणों के साथ "अर्धचालक" बनाने के लिए आगे की प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। इसे प्राप्त करने के लिए, विभिन्न पदार्थों को वेफर पर स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है, और सतह पर सर्किट पैटर्न उकेरे जाते हैं। इन प्रक्रियाओं को कई बार दोहराने की आवश्यकता हो सकती है।

ऊपर वर्णित सभी प्रक्रियाओं का आधार ऑक्सीकरण है। ऑक्सीकरण प्रक्रिया SiO2 की एक परत बनाती है, जिसका उपयोग सर्किट के बीच रिसाव धारा को रोकने के लिए एक इन्सुलेट परत के रूप में किया जाता है। ऑक्साइड परत बाद के आयन आरोपण और नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं के दौरान सिलिकॉन वेफर की रक्षा भी कर सकती है।

दूसरे शब्दों में, सिलिकॉन डाइऑक्साइड परत अर्धचालक निर्माण प्रक्रिया के दौरान एक विश्वसनीय ढाल परत के रूप में कार्य करती है। एकीकृत सर्किट को उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता होती है, और यहां तक ​​कि छोटे संदूषक भी एकीकृत सर्किट के विद्युत प्रदर्शन पर प्रतिकूल प्रभाव डाल सकते हैं, जिससे ऑक्साइड परत की भूमिका महत्वपूर्ण हो जाती है।

यह सुरक्षात्मक ऑक्साइड परत कैसे बनती है?

जब वेफर हवा में ऑक्सीजन या अन्य रासायनिक पदार्थों के संपर्क में आता है, तो यह एक ऑक्साइड परत बनाता है, जैसे हवा के संपर्क में आने पर लोहे (Fe) में जंग लग जाती है।

ऑक्सीकरण के कई तरीके हैं, जैसे थर्मल ऑक्सीकरण, प्लाज्मा-संवर्धित रासायनिक वाष्प जमाव (पीईसीवीडी), और इलेक्ट्रोकेमिकल एनोडाइजेशन। उनमें से, सिलिकॉन डाइऑक्साइड की एक पतली और समान परत बनाने के लिए 800-1200 डिग्री सेल्सियस के उच्च तापमान पर आयोजित थर्मल ऑक्सीकरण प्रक्रिया सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाती है।

ऑक्सीकरण अभिक्रिया में प्रयुक्त गैसों के आधार पर तापीय ऑक्सीकरण को शुष्क ऑक्सीकरण और आर्द्र ऑक्सीकरण में वर्गीकृत किया जा सकता है। शुष्क ऑक्सीकरण में शुद्ध ऑक्सीजन (O?) का उपयोग होता है, जिसके परिणामस्वरूप ऑक्साइड परत की वृद्धि धीमी होती है, जो इसे पतली परतें बनाने के लिए एक आदर्श विकल्प बनाता है। शुष्क विधि से उत्पादित ऑक्साइड उत्कृष्ट विद्युत विशेषताएँ प्रदर्शित करते हैं। आर्द्र ऑक्सीकरण में ऑक्सीजन (O?) और जलवाष्प (H?O) दोनों का उपयोग होता है। परिणामस्वरूप, ऑक्साइड परत तेज़ी से बढ़ती है और मोटी हो जाती है। हालाँकि, आर्द्र विधि से उत्पादित ऑक्साइड शुष्क विधि से बनने वाले ऑक्साइड जितने घने नहीं होते। समान समय और तापमान की स्थितियों में, आर्द्र विधि से बनने वाला ऑक्साइड शुष्क विधि से बनने वाले ऑक्साइड से लगभग पाँच से दस गुना मोटा होता है।

यह आलेख मुख्य रूप से ऑक्साइड परतों के कार्य और वे कैसे बनते हैं, का परिचय देता है। कृपया इस श्रृंखला के अगले भाग के लिए बने रहें, जहां हम बताएंगे कि ऑक्साइड परतों से ढके वेफर्स पर सर्किट पैटर्न कैसे मुद्रित होते हैं।