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¿Cómo se fabrican los circuitos integrados?

El proceso de hacer circuitos integrados no es un proceso fácil, tiene muchos pasos y a medida que la tecnología va avanzando esto pasos adquieren más complejidad, a continuación te contamos un resumen muy general de los pasos que se tienen que hacer para hacer un circuito integrado y al final te compartimos dos videos uno para que veas que tiene por dentro un circuito integrado y otro que habla sobre su proceso de fabricación

1. Hacer un lingote de silicio puro 

Todas los circuitos integrados (IC) tienen como materia prima básica el silicio el cual es un semiconductor, esto significa que puede conducir electricidad y también actuar como aislante, y ¿donde encontramos silicio?  en la ¡arena!, si arena, por supuesto esto requiere procesos químicos y físicos complejos para crear a partir de la arena un lingote puro de silicio monocristalino al que se llama “a boule”, este lingote es extremadamente puro con solo un átomo de impureza por cada diez millones de átomos de silicio.
silicio
obleas silicio

2. Cortar el bloque en Obleas 

A continuación, se corta en obleas extremadamente delgadas (0.004 to 0.01 cm) para lo cual se usa una técnica de aserrado especial, estas obleas son la base de los circuitos integrados y se fabrican en una variedad de diámetros diferentes, los tamaños más habituales son 150, 200 y 300 mm

3. Planos de diseño electrónico  

Una vez se tienen las obleas se requieren los planos por capas de los circuitos electrónicos, estos se diseñan en software avanzados que permiten integrar y simular millones de componentes como transistores, resistencias, capacitancias entre otros, una vez esta diseñado el circuito se tienen las diferentes capas con las geometrías de los diferentes materiales que las componen, que en su mayoría serán  uniones tipo N,  uniones tipo P, oxido y metal
sof2 (1)
Oxidacion

4. Oxidación  

El proceso de oxidación se usa para crear capas delgadas de dióxido de silicio, para hacer este proceso se une el oxígeno con el silicio formando Dióxido de Silicio (SiO2), el oxígeno que se utiliza en la reacción se introduce como un gas de alta pureza. El Dióxido de Silicio es una película delgada, transparente y su superficie es altamente reflejante, si se ilumina con luz blanca la oxidación es constructiva y con base a los colores que refleje se puede saber el grosor de esta capa

5. Enmascaramiento 

En esta etapa se hace un proceso similar al de la fabricación de tarjetas de circuitos impresos usando un proceso de Fotolitografía para  transferir a la oblea el diseño de la capa del integrado (retícula), para hacer esto se siguen los siguientes pasos

  1. Se aplica una resina fotosensible en toda la superficie
  2. Se usa laser que siguiendo la retícula expone a la luz solo las geometrías adecuadas
  3. Se usa un ácido para remover las resinas que no fueron expuestas quedando solo el patrón de la retícula
  4. Se aplica temperatura para fijar el proceso químico

fotolitografia
ionizador

4. Dopaje

En esta parte del proceso se dopan las diferentes geometrías para generar las uniones tipo P o tipo N, para esto se introducen átomos de otros elementos a modo de impurezas, esto se hace con un implantador de iones el cual genera un haz de iones que choca contra la superficie de la oblea este haz se mueve siguiendo el plano de la respectiva capa para solo dopar en las geometrías especificas, este proceso también se hace por difusión atómica y se hace proceso de enmascaramiento y para fijar los iones se usa un proceso térmico donde se calienta la oblea hasta los 1200 °C

6. Múltiples capas

Los procesos anteriormente descritos se repiten de menara sucesivas para ir creando capa a capa el circuito integrado, y entre algunas uniones de capas se hace un proceso de metalización con el cual se unes las capas inferiores con las capas superiores de acuerdo al diseño electrónico, una vez terminado este proceso en nuestra oblea podemos tener cientos o miles de circuitos integrados pues en un proceso de estos no se fabrica un solo IC sino cientos al tiempo

oblea IC

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