Fabricar uno de ellos es un procedimiento extraordinariamente complejo y delicado, en el que confluyen un elevado número de procesos, de materiales diferentes, de reglas de diseño, etc. el número de pasos tecnológicos que hay que llevar a cabo para su fabricación puede superar ampliamente el número de 500.
Explicación:
1. El entorno: la “sala limpia”
- Para lograr esas condiciones de elevadísima limpieza, la sala limpia debe ser un lugar parcialmente hermético, donde el aire que entra a su interior es filtrado previamente para eliminar gran parte de las partículas de polvo que se encuentran en suspensión en la atmósfera ordinaria. Junto a ese proceso de filtrado, los operarios encargados del funcionamiento y trabajo en su interior, deben vestirse con unos trajes especiales que impiden el contacto de la piel humana con el ambiente, debido a que el cuerpo desprende continuamente células muertas de la piel, cabellos, etc.
2. Dentro de la sala limpia: los procesos
- El conjunto de tecnologías, materiales, reglas de diseño, etc. que están involucradas en la fabricación del CI es de una complejidad extraordinaria.
En esencia un CI es un dispositivo que incorpora en una única pieza de un semiconductor, (que en la gran mayoría de los CI comerciales es silicio), denominada oblea (“wafer”) multitud de elementos de un circuito electrónico: resistencias, condensadores, transistores de diversos tipos, metales de interconexión, capas de aislamiento entre elementos, etc. Para definir todos y cada uno de esos componentes, así como sus interconexiones, es preciso realizar una serie de operaciones que, en esencia, son las siguientes:
i) Dopado (“Implant”)
Este proceso incorpora de manera selectiva a la oblea, átomos de elementos diferentes al silicio, lo que permite modificar de manera controlada sus propiedades eléctricas. Se realiza con implantadores iónicos, máquinas que generan iones de los elementos químicos que se desea incorporar mediante la aceleración de los mismos a energías muy elevadas. Los iones acelerados se incrustan en el silicio, logrando modificar sus propiedades eléctricas.
ii) Fotolitografía de definición de componentes (“Photolitography”)
Etimológicamente, “fotolitografía” significa grabar con luz (fotones) en la piedra, es decir, en la oblea del semiconductor. Este es uno de los pasos más críticos y esenciales de la fabricación del CI. Mediante la fotolitografía, se trasladan a la superficie del semiconductor unos patrones geométricos que permiten definir los elementos constitutivos, sus interconexiones y el aislamiento eléctrico entre ellos. Los procesos fotolitográficos son el cuello de botella de la tecnología microelectrónica y su desarrollo espectacular es el que ha propiciado en gran medida, que los tamaños de los elementos integrantes sean tan asombrosamente pequeños.
iii) Procesos de eliminación selectivos (“Etch”)
Este proceso permite eliminar de manera controlada y en áreas del CI predefinidas con antelación, capas de metales o aislantes de zonas no deseadas.
iv) Aislamiento (“Dielectric deposition”)
Paso mediante el que se depositan capas muy delgadas de materiales aislantes para evitar interconexiones no deseadas entre los elementos activos del CI. Es crucial dado lo extraordinariamente juntos que se encuentran los dispositivos.
v) Interconexiones (“Metallization”)
Es un proceso similar al anterior, pero que se realiza con capas de materiales conductoras, con objeto de interconectar los distintos elementos del CI. Los procesos de aislamiento y metalización necesitan de técnicas de planarización (“Chemical-mechanical planarization (CMP)”), dado que al haber diversas capas de interconexión, es imprescindible garantizar la planitud de las sucesivas etapas para no comprometer las siguientes. Además, estos procesos, junto con los de dopado y fotolitografía deben realizarse con diversos calentamientos (“Themal process”) en atmósferas controladas para resultar óptimos.
vi) Encapsulado y prueba final (“Packaging” y “Test”)
Finalmente, los CI ya fabricados se prueban en la oblea, se separan individualmente, se encapsulan, se vuelven a probar y ya están listos para su utilización.
Todos los procesos descritos deben repetirse en numerosas ocasiones para fabricar el CI. Para lograr como resultado final un dispositivo funcional y con especificaciones prefijadas, es preciso realizar un proceso previo del diseño de cada uno de los pasos de fabricación y de las máscaras que se utilizan en los procesos fotolitográficos que lo hacen factible.
El elevadísimo número de componentes que incorporan los CI actuales es de tal magnitud, que para interconectar los transistores entre si es preciso definir sucesivas capas de metalización, junto con las correspondientes capas de aislamiento entre ellas, pues con una sola capa sería imposible conectar adecuadamente todos los elementos. En las tecnologías de vanguardia, el número de capas o “pisos” puede llegar a diez
Respuesta:
Fabricar uno de ellos es un procedimiento extraordinariamente complejo y delicado, en el que confluyen un elevado número de procesos, de materiales diferentes, de reglas de diseño, etc. el número de pasos tecnológicos que hay que llevar a cabo para su fabricación puede superar ampliamente el número de 500.
Explicación:
1. El entorno: la “sala limpia”
- Para lograr esas condiciones de elevadísima limpieza, la sala limpia debe ser un lugar parcialmente hermético, donde el aire que entra a su interior es filtrado previamente para eliminar gran parte de las partículas de polvo que se encuentran en suspensión en la atmósfera ordinaria. Junto a ese proceso de filtrado, los operarios encargados del funcionamiento y trabajo en su interior, deben vestirse con unos trajes especiales que impiden el contacto de la piel humana con el ambiente, debido a que el cuerpo desprende continuamente células muertas de la piel, cabellos, etc.
2. Dentro de la sala limpia: los procesos
- El conjunto de tecnologías, materiales, reglas de diseño, etc. que están involucradas en la fabricación del CI es de una complejidad extraordinaria.
En esencia un CI es un dispositivo que incorpora en una única pieza de un semiconductor, (que en la gran mayoría de los CI comerciales es silicio), denominada oblea (“wafer”) multitud de elementos de un circuito electrónico: resistencias, condensadores, transistores de diversos tipos, metales de interconexión, capas de aislamiento entre elementos, etc. Para definir todos y cada uno de esos componentes, así como sus interconexiones, es preciso realizar una serie de operaciones que, en esencia, son las siguientes:
i) Dopado (“Implant”)
Este proceso incorpora de manera selectiva a la oblea, átomos de elementos diferentes al silicio, lo que permite modificar de manera controlada sus propiedades eléctricas. Se realiza con implantadores iónicos, máquinas que generan iones de los elementos químicos que se desea incorporar mediante la aceleración de los mismos a energías muy elevadas. Los iones acelerados se incrustan en el silicio, logrando modificar sus propiedades eléctricas.
ii) Fotolitografía de definición de componentes (“Photolitography”)
Etimológicamente, “fotolitografía” significa grabar con luz (fotones) en la piedra, es decir, en la oblea del semiconductor. Este es uno de los pasos más críticos y esenciales de la fabricación del CI. Mediante la fotolitografía, se trasladan a la superficie del semiconductor unos patrones geométricos que permiten definir los elementos constitutivos, sus interconexiones y el aislamiento eléctrico entre ellos. Los procesos fotolitográficos son el cuello de botella de la tecnología microelectrónica y su desarrollo espectacular es el que ha propiciado en gran medida, que los tamaños de los elementos integrantes sean tan asombrosamente pequeños.
iii) Procesos de eliminación selectivos (“Etch”)
Este proceso permite eliminar de manera controlada y en áreas del CI predefinidas con antelación, capas de metales o aislantes de zonas no deseadas.
iv) Aislamiento (“Dielectric deposition”)
Paso mediante el que se depositan capas muy delgadas de materiales aislantes para evitar interconexiones no deseadas entre los elementos activos del CI. Es crucial dado lo extraordinariamente juntos que se encuentran los dispositivos.
v) Interconexiones (“Metallization”)
Es un proceso similar al anterior, pero que se realiza con capas de materiales conductoras, con objeto de interconectar los distintos elementos del CI. Los procesos de aislamiento y metalización necesitan de técnicas de planarización (“Chemical-mechanical planarization (CMP)”), dado que al haber diversas capas de interconexión, es imprescindible garantizar la planitud de las sucesivas etapas para no comprometer las siguientes. Además, estos procesos, junto con los de dopado y fotolitografía deben realizarse con diversos calentamientos (“Themal process”) en atmósferas controladas para resultar óptimos.
vi) Encapsulado y prueba final (“Packaging” y “Test”)
Finalmente, los CI ya fabricados se prueban en la oblea, se separan individualmente, se encapsulan, se vuelven a probar y ya están listos para su utilización.
Todos los procesos descritos deben repetirse en numerosas ocasiones para fabricar el CI. Para lograr como resultado final un dispositivo funcional y con especificaciones prefijadas, es preciso realizar un proceso previo del diseño de cada uno de los pasos de fabricación y de las máscaras que se utilizan en los procesos fotolitográficos que lo hacen factible.
El elevadísimo número de componentes que incorporan los CI actuales es de tal magnitud, que para interconectar los transistores entre si es preciso definir sucesivas capas de metalización, junto con las correspondientes capas de aislamiento entre ellas, pues con una sola capa sería imposible conectar adecuadamente todos los elementos. En las tecnologías de vanguardia, el número de capas o “pisos” puede llegar a diez