Com es fan els circuits integrats

L’arribada de circuits integrats ha suposat una autèntica revolució tecnològica en la indústria d’electrònica i informàtica. Sembla que fa poques dècades, només per fer càlculs electrònics, es van fer servir grans ordinadors de tubs que ocupaven diverses habitacions i fins i tot edificis sencers.

Aquests ordinadors contenien molts milers de làmpades electròniques, que requerien potències elèctriques colossals i sistemes especials de refrigeració per al seu treball. Avui en dia, se substitueixen per ordinadors en circuits integrats.

De fet, un circuit integrat és un conjunt de molts components semiconductors de mida microscòpica col·locats en un substrat i empaquetats en una caixa en miniatura.

Un modern xip de la mida d’un clau humà pot contenir diversos milions de díodes, transistors, resistències, conductors de connexió i altres components al seu interior, que en els temps antics necessitarien l’espai d’un hangar força gran per a la seva col·locació.

No haureu d’anar més lluny per trobar exemples, per exemple, el processador i7 conté més de tres mil milions de transistors en una superfície de menys de 3 centímetres quadrats. I aquest no és el límit.

A continuació, considerarem la base del procés de creació de xips. El microcircuit està format segons la tecnologia plana (superficial) per litografia. Això vol dir que es produeix, tal com era, a partir d’un semiconductor en un substrat de silici.

El primer pas és preparar una hòstia fina de silici, que s’obté d’un cristall únic de silici tallant d’una peça cilíndrica amb un disc recobert de diamants. La placa es polida en condicions especials per evitar contaminacions i qualsevol pols.

Després d'això, la placa s'oxida: s'exposa a l'oxigen a una temperatura d'aproximadament 1000 ° C per obtenir una superfície d'una capa d'un film dielèctric fort de diòxid de silici amb un gruix del nombre de micres requerit. El gruix de la capa d’òxid així obtinguda depèn del temps d’exposició a l’oxigen, així com de la temperatura del substrat durant l’oxidació.

A continuació, s’aplica un fotoresista a la capa de diòxid de silici, una composició fotosensible que, després de la irradiació, es dissol en una substància química específica. Es col·loca una plantilla a la fotoreresista: un fotomasco amb àrees transparents i opaques. A continuació, s’exposa una placa amb fotorresistència aplicada: s’il·lumina amb una font de radiació ultraviolada.

Com a resultat de l’exposició, aquella part del fotoreresist que es trobava sota les porcions transparents del fotomasque canvia les seves propietats químiques, i ara es pot eliminar fàcilment juntament amb el diòxid de silici que hi ha a sota amb productes químics especials, mitjançant plasma o un altre mètode, això s’anomena gravat. Al final de l’aiguafort, els llocs no protegits (il·luminats) de l’hòstia es netegen de la fotoresistència exposada i després del diòxid de silici.

Després de l’aiguafort i la purificació de la fotoresistència no il·luminada d’aquelles parts del substrat on quedava diòxid de silici, s’inicia epitaxi: apliquen capes de la substància desitjada d’un àtom de gruix sobre una oblea de silici. Aquestes capes es poden aplicar tant com calgui. A continuació, la placa s’escalfa i es fa difusió d’ions de certes substàncies per obtenir regions p i n. El bor s'utilitza com a acceptant, i l'arsènic i el fòsfor s'utilitzen com a donants.

Al final del procés, la metalització es realitza amb alumini, níquel o or per obtenir pel·lícules conductores primes que actuaran com a conductors de connexió per a transistors, díodes, resistències cultivades al substrat en les etapes anteriors, etc.De la mateixa manera, surten coixinets per muntar el microcircuit a la placa de circuit imprès.

Vegeu també Xips analògics llegendaris