Cip semikonduktor terdiri daripada banyak lapisan skala mikro yang lebih kecil daripada kuku dan lebih nipis daripada kertas. Semikonduktor disusun tinggi dan padat, membentuk struktur kompleks serupa dengan bangunan bertingkat tinggi.

Untuk mencipta struktur sedemikian, langkah-langkah berikut perlu diulang beberapa kali: litografi - menyalut bahagian atas wafer silikon kristal tunggal (bahan mentah untuk semikonduktor) dengan filem nipis dan litar corak, goresan - selektif mengeluarkan bahan yang tidak diperlukan, dan kemudian membersihkan kekotoran permukaan.

Selepas proses etsa dan pembersihan, filem nipis berfungsi untuk memisahkan, menyambung dan melindungi litar. Seterusnya, kami akan memperkenalkan proses pemendapan untuk pembuatan filem nipis dan proses implantasi ion untuk menyampaikan sifat elektrik semikonduktor.

Proses pemendapan: menggunakan filem nipis pada wafer

Istilah "filem nipis" merujuk kepada filem yang berukuran 1 mikron (μm) atau lebih nipis, ketebalan yang tidak boleh dicapai melalui pemprosesan mekanikal yang mudah. Pemendapan ialah satu siri proses yang melibatkan salutan wafer dengan filem nipis peringkat molekul atau atom yang dikehendaki. Oleh kerana sifat filem yang sangat nipis, teknik yang tepat diperlukan untuk menggunakan filem secara seragam pada wafer.

Pemendapan secara amnya boleh dibahagikan kepada dua jenis. Kedua-dua jenis ini ialah Pemendapan Wap Fizikal (PVD) dan Pemendapan Wap Kimia (CVD).

Pemendapan Wap Fizikal digunakan terutamanya untuk menyimpan filem logam tanpa melibatkan tindak balas kimia. Sebaliknya, Pemendapan Wap Kimia melibatkan penggunaan tenaga luaran kepada wap zarah yang dibentuk oleh tindak balas kimia gas, dan wap itu disembur ke permukaan untuk pemendapan. Teknik ini boleh digunakan untuk mendepositkan filem nipis pada konduktor, penebat dan semikonduktor.

Pemendapan Wap Kimia ialah kaedah pemendapan yang paling banyak digunakan dalam proses semikonduktor semasa. Ia boleh diklasifikasikan lagi kepada CVD Terma, CVD Plasma dan CVD akibat Foto, bergantung pada sumber tenaga luaran yang digunakan. Antaranya, Plasma CVD ialah aplikasi yang paling biasa kerana ia boleh membentuk filem pada suhu rendah, mengawal keseragaman ketebalan filem dan mengendalikan volum yang tinggi.

Filem nipis yang terbentuk melalui proses pemendapan terdiri daripada dua lapisan: lapisan logam (konduktif) untuk menyambungkan isyarat elektrik antara litar, dan lapisan penebat untuk pengasingan elektrik antara lapisan interconnect dalaman atau menghalang bahan cemar daripada masuk.

Implantasi ion: mengubah wafer menjadi semikonduktor.

Pada ketika ini, proses masih diperlukan untuk memberikan ciri elektrik kepada semikonduktor. Semikonduktor mempunyai kedua-dua sifat konduktor dan penebat, dan implantasi ion ialah proses pada dasarnya mengubah wafer silikon menjadi semikonduktor. Silikon tulen ialah penebat dan tidak mengalirkan elektrik, tetapi penambahan kekotoran memberikan kekonduksian, membolehkannya membawa arus elektrik.

Kekotoran ini dikenali sebagai ion. Ion-ion ini ditukar menjadi zarah kecil seperti gas dan kemudian ditanam ke bahagian hadapan wafer ke kedalaman yang dikehendaki. Kekotoran yang digunakan datang daripada kumpulan ke-15 (P, fosforus; As, arsenik) atau kumpulan ke-13 (B, boron) jadual berkala. Menanam unsur-unsur daripada kumpulan ke-15 menghasilkan semikonduktor jenis-n (jenis elektron), manakala unsur-unsur implan daripada kumpulan ke-13 menghasilkan semikonduktor jenis-p (jenis lubang).

Proses pemendapan adalah penting kerana ketebalan dan keseragaman filem yang dimendapkan menentukan kualiti semikonduktor. Ketebalan struktur litar semikonduktor masa hadapan akan berjuta-juta kali lebih nipis daripada rambut manusia. Agar litar ini mempunyai sifat elektrik, teknik pemendapan yang lebih maju diperlukan untuk menghasilkan filem nipis yang lebih nipis dan lebih seragam.

Dalam artikel seterusnya, kita akan belajar tentang sambung logam, yang bertujuan untuk menyambung unsur-unsur yang dihasilkan melalui pengoksidaan, fotolitografi, etsa, dan proses pemendapan dan membentuk litar.