Comprensión del proceso de fabricación de semiconductores:desde los materiales hasta los productos finales

Los semiconductores son un elemento siempre presente en la tecnología moderna. Cuando se juzgan por su capacidad para conducir electricidad, estos dispositivos se encuentran entre conductores completos y aislantes. Se utilizan como parte de un circuito digital en computadoras, radios, teléfonos y otros equipos.

El proceso de fabricación de semiconductores comienza con el material base. Los semiconductores se pueden fabricar a partir de una docena de materiales, incluidos el germanio, el arseniuro de galio y varios compuestos de indio, como el antimonuro de indio y el fosfuro de indio. El material base más popular es el silicio debido a su bajo costo de producción, procesamiento simple y rango de temperatura.

Utilizando el silicio como ejemplo, el proceso de fabricación de semiconductores comienza con la producción de obleas de silicio. Primero, el silicio se corta en obleas redondas utilizando una sierra con punta de diamante. A continuación, estas obleas se clasifican por grosor y se comprueba si presentan daños. Luego, un lado de la oblea se graba con un producto químico y se pule con suavidad como un espejo para eliminar todas las impurezas y daños. Las virutas se construyen en el lado liso.

Se aplica una capa de vidrio de dióxido de silicio al lado pulido de la oblea de silicio. Esta capa no conduce electricidad, pero ayuda a preparar el material para la fotolitografía. El proceso de fabricación también aplica capas de patrones de circuitos a la oblea después de haber sido recubierta con una capa de fotoprotector, un químico sensible a la luz. Luego, la luz pasa a través de una retícula y una máscara de lente para que el patrón de circuito deseado quede impreso en la oblea.

El patrón fotorresistente se elimina mediante varios disolventes orgánicos mezclados en un proceso llamado incineración. El proceso da como resultado una oblea tridimensional (3D). Luego, la oblea se lava con productos químicos húmedos y ácidos para eliminar contaminantes y residuos. Se pueden agregar varias capas repitiendo todo el proceso de fotolitografía.

Una vez que se han agregado las capas, áreas de la oblea de silicio se exponen a productos químicos para hacerlas menos conductoras. Esto se hace utilizando átomos dopantes para desplazar los átomos de silicio en la estructura de la oblea original. Es difícil controlar cuántos átomos de dopaje se implantan en un área determinada.

La tarea final en el proceso de fabricación de semiconductores es recubrir toda la superficie de la oblea con una fina capa de metal conductor. Generalmente se utiliza cobre. Luego, la capa de metal se pule para eliminar productos químicos no deseados. Una vez finalizado el proceso de fabricación de semiconductores, los semiconductores terminados se prueban minuciosamente.

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