Chip semikonduktor terdiri dari banyak lapisan mikro yang lebih kecil dari kuku dan lebih tipis dari kertas. Semikonduktor ditumpuk tinggi dan padat, membentuk struktur kompleks yang mirip dengan gedung bertingkat.

Untuk membuat struktur seperti itu, langkah-langkah berikut perlu diulang beberapa kali: litografi - melapisi bagian atas wafer silikon kristal tunggal (bahan mentah semikonduktor) dengan film tipis dan sirkuit pola, etsa - secara selektif menghilangkan bahan yang tidak perlu, dan kemudian membersihkan kotoran permukaan.

Setelah proses etsa dan pembersihan, film tipis berfungsi untuk memisahkan, menyambung, dan melindungi sirkuit. Selanjutnya, kami akan memperkenalkan proses deposisi untuk pembuatan film tipis dan proses implantasi ion untuk memberikan sifat listrik semikonduktor.

Proses pengendapan: penerapan lapisan tipis pada wafer

Istilah "film tipis" mengacu pada film yang berukuran 1 mikron (μm) atau lebih tipis, suatu ketebalan yang tidak dapat dicapai melalui pemrosesan mekanis sederhana. Deposisi adalah serangkaian proses yang melibatkan pelapisan wafer dengan lapisan tipis tingkat molekul atau atom yang diinginkan. Karena sifat film yang sangat tipis, diperlukan teknik yang tepat untuk mengaplikasikan film secara merata ke wafer.

Deposisi secara umum dapat dibedakan menjadi dua jenis. Kedua jenis tersebut adalah Deposisi Uap Fisik (PVD) dan Deposisi Uap Kimia (CVD).

Deposisi Uap Fisik terutama digunakan untuk menyimpan film logam tanpa melibatkan reaksi kimia. Di sisi lain, Deposisi Uap Kimia melibatkan penerapan energi eksternal pada uap partikel yang dibentuk oleh reaksi kimia gas, dan uap tersebut disemprotkan ke permukaan untuk diendapkan. Teknik ini dapat digunakan untuk menyimpan film tipis pada konduktor, isolator, dan semikonduktor.

Deposisi Uap Kimia adalah metode deposisi yang paling banyak digunakan dalam proses semikonduktor saat ini. Selanjutnya dapat diklasifikasikan menjadi CVD Termal, CVD Plasma, dan CVD yang diinduksi Foto, tergantung pada sumber energi eksternal yang digunakan. Diantaranya, Plasma CVD adalah aplikasi yang paling umum karena dapat membentuk film pada suhu rendah, mengontrol keseragaman ketebalan film, dan menangani volume tinggi.

Film tipis yang terbentuk melalui proses pengendapan terdiri dari dua lapisan: lapisan logam (konduktif) untuk menghubungkan sinyal listrik antar sirkuit, dan lapisan isolasi untuk isolasi listrik antar lapisan interkoneksi internal atau mencegah masuknya kontaminan.

Implantasi ion: mengubah wafer menjadi semikonduktor.

Pada titik ini, masih diperlukan proses untuk memberikan karakteristik kelistrikan pada semikonduktor. Semikonduktor memiliki sifat konduktor dan isolator, dan implantasi ion pada dasarnya adalah proses mengubah wafer silikon menjadi semikonduktor. Silikon murni merupakan isolator dan tidak menghantarkan listrik, namun penambahan pengotor memberikan konduktivitas, sehingga memungkinkannya membawa arus listrik.

Pengotor ini dikenal sebagai ion. Ion-ion ini diubah menjadi partikel kecil seperti gas dan kemudian ditanamkan ke sisi depan wafer hingga kedalaman yang diinginkan. Pengotor yang digunakan berasal dari golongan ke-15 (P, fosfor; As, arsenik) atau golongan ke-13 (B, boron) pada tabel periodik. Penanaman unsur dari golongan ke-15 menghasilkan semikonduktor tipe-n (tipe elektron), sedangkan penanaman unsur dari golongan ke-13 menghasilkan semikonduktor tipe-p (tipe lubang).

Proses pengendapan sangat penting karena ketebalan dan keseragaman film yang diendapkan menentukan kualitas semikonduktor. Ketebalan struktur sirkuit semikonduktor di masa depan akan jutaan kali lebih tipis dari rambut manusia. Agar rangkaian ini mempunyai sifat kelistrikan, diperlukan teknik pengendapan yang lebih maju untuk menghasilkan lapisan tipis yang lebih tipis dan seragam.

Pada artikel selanjutnya kita akan mempelajari tentang interkoneksi logam yang bertujuan untuk menghubungkan unsur-unsur yang dihasilkan melalui proses oksidasi, fotolitografi, etsa, dan pengendapan serta membentuk rangkaian.