Yarı iletken çipler, tırnaktan daha küçük ve kağıttan daha ince olan birçok mikro ölçekli katmandan oluşur. Yarı iletken yüksek ve yoğun bir şekilde istiflenerek yüksek binalara benzer karmaşık yapılar oluşturur.

Bu tür yapılar oluşturmak için aşağıdaki adımların birçok kez tekrarlanması gerekir: litografi - tek kristalli silikon levhanın (yarı iletkenlerin hammaddesi) üst kısmının ince bir filmle kaplanması ve devrelerin desenlendirilmesi, dağlama - gereksiz malzemelerin seçici olarak çıkarılması ve daha sonra yüzeydeki yabancı maddeleri temizleyin.

Aşındırma ve temizleme işlemlerinden sonra ince film, devreleri ayırma, bağlama ve koruma işlevini görür. Daha sonra, ince filmlerin üretimi için biriktirme sürecini ve yarı iletken elektriksel özelliklerin kazandırılması için iyon implantasyon sürecini tanıtacağız.

Biriktirme işlemi: ince filmlerin levhaya uygulanması

"İnce film" terimi, 1 mikron (μm) veya daha ince olan ve basit mekanik işlemlerle elde edilemeyen bir kalınlığa sahip bir filmi ifade eder. Biriktirme, levhanın istenen moleküler veya atomik düzeyde ince filmlerle kaplanmasını içeren bir dizi işlemdir. Filmlerin son derece ince doğasından dolayı, filmleri levha üzerine eşit şekilde uygulamak için hassas teknikler gereklidir.

Biriktirme genel olarak iki türe ayrılabilir. Bu iki tip Fiziksel Buhar Biriktirme (PVD) ve Kimyasal Buhar Biriktirmedir (CVD).

Fiziksel Buhar Biriktirme esas olarak metal filmlerin kimyasal reaksiyonlar olmadan biriktirilmesi için kullanılır. Öte yandan, Kimyasal Buhar Biriktirme, gaz kimyasal reaksiyonları ile oluşan parçacık buharına harici enerjinin uygulanmasını ve buharın biriktirilmek üzere yüzeye püskürtülmesini içerir. Bu teknik, ince filmleri iletkenler, yalıtkanlar ve yarı iletkenler üzerine biriktirmek için kullanılabilir.

Kimyasal Buhar Biriktirme, mevcut yarı iletken işlemlerde en yaygın kullanılan biriktirme yöntemidir. Kullanılan harici enerji kaynağına bağlı olarak ayrıca Termal CVD, Plazma CVD ve Foto kaynaklı CVD olarak sınıflandırılabilir. Bunlar arasında Plazma CVD, düşük sıcaklıklarda film oluşturabildiğinden, film kalınlığı tekdüzeliğini kontrol edebildiğinden ve yüksek hacimleri işleyebildiğinden en yaygın uygulamadır.

Biriktirme işlemiyle oluşturulan ince film iki katmandan oluşur: devreler arasındaki elektrik sinyallerini bağlamak için metalik (iletken) bir katman ve dahili ara bağlantı katmanları arasında elektriksel izolasyon sağlamak veya kirletici maddelerin girmesini önlemek için bir yalıtım katmanı.

İyon implantasyonu: levhaları yarı iletkenlere dönüştürmek.

Bu noktada yarı iletkene elektriksel özellikler kazandırmak için hala bir işleme ihtiyaç vardır. Yarı iletkenler hem iletken hem de yalıtkan özelliklere sahiptir ve iyon implantasyonu esasen silikon levhaları yarı iletkenlere dönüştürme işlemidir. Saf silikon bir yalıtkandır ve elektriği iletmez, ancak yabancı maddelerin eklenmesi iletkenlik kazandırarak elektrik akımlarını taşımasını sağlar.

Bu yabancı maddeler iyon olarak bilinir. Bu iyonlar küçük gaz benzeri parçacıklara dönüştürülür ve daha sonra levhanın ön tarafına istenilen derinliğe implante edilir. Kullanılan safsızlıklar periyodik tablonun 15. grubundan (P, fosfor; As, arsenik) veya 13. grubundan (B, bor) gelir. 15. gruptan elemanların implantasyonu, n tipi bir yarı iletkenle (elektron tipi) sonuçlanırken, 13. gruptan elemanların implantasyonu, p tipi bir yarı iletkenle (delik tipi) sonuçlanır.

Biriktirme işlemi çok önemlidir çünkü biriktirilen filmlerin kalınlığı ve düzgünlüğü yarı iletkenin kalitesini belirler. Gelecekteki yarı iletken devre yapılarının kalınlığı insan saçından milyonlarca kat daha ince olacaktır. Bu devrelerin elektriksel özelliklere sahip olabilmesi için, daha ince ve daha düzgün ince filmler üretmek amacıyla daha gelişmiş biriktirme tekniklerine ihtiyaç vardır.

Bir sonraki makalede oksidasyon, fotolitografi, aşındırma ve biriktirme işlemleriyle üretilen elementleri birbirine bağlamayı ve devreler oluşturmayı amaçlayan metal ara bağlantılarını öğreneceğiz.