Los circuitos integrados son conjuntos de circuitos electrónicos que se fabrican en una única pieza, a partir de un material semiconductor. Estos chips, como se les conoce popularmente, son usados para la fabricación de equipos eletrónicos modernos y se utilizan desde los más sencillos como televisores hasta aquellos usados para procesamientos de señales. En su fabricación se realiza una variedad compleja de pasos desde la ingesta de los materiales hasta su ensamblaje final.
La creación de un circuito integrado comienza con la adquisión o “ingesta” de los materiales necesarios para el proyecto. Estos materiales generalmente se suministran en forma de lingotes de diversos metales destinados al procesamiento de chips semiconductoras. Estos lingotes pueden estar compuestos por cobre, tantalio, titanio, platino, antimonio, hierro, boro, platino plata, zinc, arsénico y silicio.
El silicio se considera el elemento básico y la base para el procesamiento del chip, debido a sus características intrínsecas, siendo fuertemente recomendado para operaciones de calidad a alta velocidad. Adicionalmente, a los lingotes de los metales anteriormente mencionados se agregan otros materiales tales como partículas de potasio, óxido férrico, sodio, nitruro de silicio, entre muchos otros más.
El proceso de fabricación
Representación Gráfica del Proceso
El proceso de fabricación de chips semiconductores es uno muy complejo y tiene grandes implicaciones en el desarrollo de nuevas tecnologías. Por tal motivo se ha buscado simplificar y ofrecer una visión gráfica de los procesos para poder tener una mejor representación de los mismos. Para ello se han creado una cantidad de diagramas de flujos mostrando las etapas a seguir durante la fabricación, así como los diversos productos resultantes. Estas diagramas son bastante completos y abarcan desde el proceso inicial como la depuración del silicio hasta el ensamblaje final del chip.
Etapas de Fabricación de un Chip Industrial
Como se mencionó anteriormente, el proceso de fabricación de un chip industrial es largo y requiere de muchos pasos para lograr éxito. La siguiente lista enumera los 9 pasos básicos para la fabricación de un chip industrial:
Creación de la placa o substrato – Se parte con la creación de una placa conocida como la placa o substrato de silicio. La placa se procesa para crear con dicha base los transistores. Esto incluye la limpieza del material para evitar cualquier resto de impurezas. Esta placa sirve como soporte para los demás componentes que constituirán el chip.
Creación de los transistores – Los transistores se crean mediante la remoción de partículas de silicio de la placa de silicio. Estas partículas son cambiadas por materiales como potasio y nitruro de silicio para crear las filas de transistores en la placa de silicio. Esto se hace mediante la exposición de la placa a la luz ultravioleta y/o usando los procesos de etching y fotolitografía.
Conexión de los transistores - Una vez hechos los transistores se emplea el procedimiento conocido como la salpicadura electrostática, para interconectarlos entre sí. Esta técnica deposita en la superficie del silicio partículas metálicas (generalmente de cobre) para crear las referencias entre los diversos componentes. El proceso se asemeja a la creación de un mosaico.
Aislamiento de los circuitos – Se usa una propiedad química conocida como el efecto dopamiento para aislar los circuitos electricos. Esta propiedad les permite a las secciones aisladas impedir el flujo de la corriente. La dopamiento consiste sencillamente en la inyección de partículas de otros materiales al silicio para alterar su estructura molecular.
Creación de capas protectoras – Al completar los pasos previos, se deben insertar dos capas protectoras para detener los efectos negativos de la atmosfera exterior y los componentes internos del chip. Estas capas constan de un material aislante o protector como el oxido y el nitruro. En algunos casos se suelen aplicar sales de plata para reducir el riesgo de corrosión.
Pruebas y balance de los componentes – Una vez completada la fabricación del chip, se tienen que testear sus componentes para evaluar su funcionamiento y confirmar su correcta fabricación. Estos tests se hacen a través de maquinarias computerizadas cuya tarea es evaluar cada componente particularmente para validar su calidad operativa.
Ensamblaje – Una vez pasadas las distintas pruebas tanto del chip como del montaje, es hora de soldar los componentes de manera permanente al chip. Esto se hace a través de un proceso conocido como inserción de componentes. En este proceso se encrespan los componentes de plástico con el refuerzo de soldadura para darle conexión y mantener firmemente el dispositivo ensuciado.
Cierre – Se junta todo y se refuerza con una o más capas adicionales al chip. Esto es para garantizar una vida útil mayor y resistencia de los componentes contra el medio ambiente externo.
Empaque – Finalmente el chip semiconductor es preparado para su envío a los usuarios definitivos, se lo embala en una caja aislada para evitar el deterioro del producto durante su transporte y para garantizar que no sea dañado en su manipulación.
Conclusión
Se puede ver, entonces que la fabricación de los circuitos integrados chips semiconductores es un proceso complejo y técnico que se hace uso de herramientas óptimas para optimizar su producción. Esto nos muestra el amplio ingenio de los fabricantes de los chips semiconductores. Los procesos de fabricación permiten el avance en el área de la electrónica de forma cada vez más estable para conformar chips rápidos con menos consumo de energía. Esto sin mencionar los enormes beneficios que traerá para la humanidad.}
Tecnología
09 marzo, 2023
