Proceso de Fabricación de Semiconductores: De Materiales a Productos Finales

Materiales Base y Predominio del Silicio

Los semiconductores son elemento ubicuo en tecnología moderna. Por su capacidad de conducir electricidad, caen entre conductores plenos e aislantes. Se usan en circuitos digitales en computadoras, radios, teléfonos y otros equipos.

El proceso comienza con material base. Pueden hacerse de una docena de materiales: germanio, arseniuro de galio, compuestos de indio (antimonuro, fosfuro). El más popular es silicio por bajo costo, procesamiento simple y rango de temperatura.

Producción de Obleas (Wafers) de Silicio

Usando silicio como ejemplo: comienza con producción de obleas. Primero, silicio se corta en obleas redondas con sierra de punta diamante. Se clasifican por grosor y revisan daños. Una cara se graba químicamente y pule espejo para eliminar impurezas y daños. Los chips se construyen en la cara lisa.

Fotolitografía: Capas de Óxido, Fotoresist y Patrones

Capa de dióxido de silicio (vidrio) se aplica a cara pulida. No conduce electricidad, pero prepara para fotolitografía. También se aplican capas de patrones de circuito tras recubrir con fotoresist (químico fotosensible). Luz brilla a través de retícula y lente-máscara para imprimir patrón de circuito deseado en oblea.

Eliminación de Fotoresist y Limpieza

El patrón de fotoresist se elimina con disolventes orgánicos mezclados en proceso llamado "ashing" (cenizado). Resulta oblea tridimensional (3D). Luego se lava con químicos húmedos y ácidos para eliminar contaminantes y residuos. Múltiples capas pueden añadirse repitiendo fotolitografía.

Dopaje y Metalización Final

Tras añadir capas, áreas de oblea se exponen a químicos para hacerlas menos conductoras. Usa átomos de dopaje para desplazar átomos de silicio en estructura original. Es difícil controlar cuántos átomos de dopaje se implantan en un área.

Tarea final: recubrir toda superficie de oblea en capa delgada de metal conductor. Cobre usual. Capa metálica se pule para eliminar químicos no deseados. Terminada fabricación, semiconductores se prueban exhaustivamente.