Semikonduktor telah menjadi bagian penting dalam kehidupan kita. Hari ini, kita kembali ke seri "Delapan Proses Semikonduktor Dasar" untuk terus mengeksplorasi proses manufaktur semikonduktor. Pada artikel sebelumnya kita telah mempelajari tentang proses pembuatan wafer. Pada artikel ini, kami akan memperkenalkan proses oksidasi.

Lapisan Wafer Oksida (Silikon Dioksida, SiO2): Memberikan perlindungan dan isolasi.

Sebelum digunakan sebagai bahan baku sirkuit terpadu, silikon yang diekstraksi dari pasir mengalami serangkaian proses pemurnian hingga membentuk ingot silikon. Ingot silikon kemudian diiris menjadi ketebalan yang seragam, dipoles, dan akhirnya dibentuk menjadi dasar wafer semikonduktor.

Wafer yang dihasilkan dari langkah-langkah ini tidak bersifat konduktif. Oleh karena itu, pemrosesan lebih lanjut diperlukan untuk menjadikannya "semikonduktor", dengan sifat konduktif dan non-konduktif. Untuk mencapai hal ini, berbagai zat perlu ditransfer ke wafer, dan pola sirkuit terukir di permukaan. Proses-proses ini mungkin perlu diulang beberapa kali.

Oksidasi adalah dasar dari semua proses yang disebutkan di atas. Proses oksidasi menghasilkan lapisan SiO2 yang digunakan sebagai lapisan isolasi untuk mencegah kebocoran arus antar rangkaian. Lapisan oksida juga dapat melindungi wafer silikon selama proses implantasi ion dan etsa berikutnya.

Dengan kata lain, lapisan silikon dioksida bertindak sebagai lapisan pelindung yang andal selama proses pembuatan semikonduktor. Sirkuit terpadu memerlukan presisi tinggi, dan kontaminan sekecil apa pun dapat berdampak buruk pada kinerja kelistrikan sirkuit terpadu, sehingga peran lapisan oksida menjadi penting.

Bagaimana lapisan oksida pelindung ini terbentuk?

Wafer yang terkena oksigen di udara atau zat kimia lainnya akan membentuk lapisan oksida, mirip dengan karatnya besi (Fe) jika terkena udara.

Ada beberapa metode oksidasi, seperti oksidasi termal, deposisi uap kimia yang ditingkatkan plasma (PECVD), dan anodisasi elektrokimia. Diantaranya, yang paling banyak digunakan adalah proses oksidasi termal yang dilakukan pada suhu tinggi 800-1200°C untuk membentuk lapisan silikon dioksida yang tipis dan seragam.

Oksidasi termal dapat diklasifikasikan menjadi oksidasi kering dan oksidasi basah, tergantung pada gas yang digunakan untuk reaksi oksidasi. Oksidasi kering menggunakan oksigen murni (O₂), sehingga pertumbuhan lapisan oksida lebih lambat, sehingga ideal untuk membentuk lapisan tipis. Oksidasi yang dihasilkan melalui metode kering menunjukkan karakteristik listrik yang sangat baik. Oksidasi basah menggunakan oksigen (O₂) dan uap air (H₂O). Akibatnya, lapisan oksida tumbuh lebih cepat dan menjadi lebih tebal. Namun, oksida yang dihasilkan melalui metode basah tidak sepadat yang terbentuk melalui metode kering. Pada kondisi waktu dan suhu yang sama, oksida yang terbentuk melalui metode basah kira-kira lima hingga sepuluh kali lebih tebal daripada yang terbentuk melalui metode kering.

Artikel ini terutama memperkenalkan fungsi lapisan oksida dan cara pembentukannya. Nantikan bagian selanjutnya dari seri ini, di mana kami akan menjelaskan bagaimana pola sirkuit dicetak pada wafer yang dilapisi lapisan oksida.