Semikonduktor telah menjadi bahagian penting dalam kehidupan kita. Hari ini, kami kembali kepada siri "Lapan Proses Semikonduktor Asas" untuk terus meneroka proses pembuatan semikonduktor. Dalam artikel sebelum ini, kami telah mempelajari tentang proses pembuatan wafer. Dalam artikel ini, kami akan memperkenalkan proses pengoksidaan.

Lapisan Wafer Oxide (Silicon Dioxide, SiO2): Memberi perlindungan dan penebat.

Sebelum digunakan sebagai bahan mentah untuk litar bersepadu, silikon yang diekstrak daripada pasir menjalani satu siri proses penulenan untuk membentuk jongkong silikon. Jongkong silikon kemudiannya dihiris kepada ketebalan seragam, digilap, dan akhirnya dibentuk menjadi asas wafer semikonduktor.

Wafer yang dihasilkan daripada langkah-langkah ini tidak konduktif. Oleh itu, pemprosesan selanjutnya diperlukan untuk menjadikannya "separa konduktor", dengan kedua-dua sifat konduktif dan bukan konduktif. Untuk mencapai matlamat ini, pelbagai bahan perlu dipindahkan ke wafer, dan corak litar terukir pada permukaan. Proses ini mungkin perlu diulang beberapa kali.

Pengoksidaan adalah asas kepada semua proses yang dinyatakan di atas. Proses pengoksidaan menghasilkan lapisan SiO2, yang digunakan sebagai lapisan penebat untuk mengelakkan arus bocor antara litar. Lapisan oksida juga boleh melindungi wafer silikon semasa proses implantasi dan goresan ion berikutnya.

Dalam erti kata lain, lapisan silikon dioksida bertindak sebagai lapisan pelindung yang boleh dipercayai sepanjang proses pembuatan semikonduktor. Litar bersepadu memerlukan ketepatan yang tinggi, malah bahan cemar kecil boleh memberi kesan buruk terhadap prestasi elektrik litar bersepadu, menjadikan peranan lapisan oksida penting.

Bagaimanakah lapisan oksida pelindung ini terbentuk?

Apabila wafer terdedah kepada oksigen di udara atau bahan kimia lain, ia membentuk lapisan oksida, sama seperti bagaimana besi (Fe) berkarat apabila terdedah kepada udara.

Terdapat beberapa kaedah pengoksidaan, seperti pengoksidaan terma, pemendapan wap kimia dipertingkatkan plasma (PECVD), dan anodisasi elektrokimia. Antaranya, yang paling banyak digunakan ialah proses pengoksidaan terma yang dijalankan pada suhu tinggi 800-1200°C untuk membentuk lapisan silikon dioksida yang nipis dan seragam.

Pengoksidaan terma boleh dikelaskan kepada pengoksidaan kering dan pengoksidaan basah, bergantung kepada gas yang digunakan untuk tindak balas pengoksidaan. Pengoksidaan kering menggunakan oksigen tulen (O?), mengakibatkan pertumbuhan lapisan oksida yang lebih perlahan, menjadikannya pilihan ideal untuk membentuk lapisan nipis. Oksida yang dihasilkan melalui kaedah kering mempamerkan ciri elektrik yang sangat baik. Pengoksidaan basah menggunakan kedua-dua oksigen (O?) dan wap air (H?O). Akibatnya, lapisan oksida tumbuh lebih cepat dan menjadi lebih tebal. Bagaimanapun, oksida yang dihasilkan melalui kaedah basah tidaklah setumpat yang terbentuk melalui kaedah kering. Di bawah keadaan masa dan suhu yang sama, oksida yang terbentuk melalui kaedah basah adalah kira-kira lima hingga sepuluh kali lebih tebal daripada yang terbentuk melalui kaedah kering.

Artikel ini terutamanya memperkenalkan fungsi lapisan oksida dan cara ia terbentuk. Sila nantikan bahagian seterusnya siri ini, di mana kami akan menerangkan cara corak litar dicetak pada wafer yang ditutup dengan lapisan oksida.