¿Qué está involucrado en la fabricación de circuitos integrados?
La fabricación de circuitos integrado implica un proceso de crear capas superficiales muy delgadas de material semiconductor sobre una capa de sustrato, generalmente hecha de silicio, que puede alterarse químicamente a nivel atómico para crear la funcionalidad de varios tipos de componentes de circuito, incluidos transistores, condensadores, resistentes y diodos. Es un avance sobre los diseños de circuitos anteriores donde los componentes individuales de las resistencias, los transistores y más se conectaron a mano a una placa de pan de conexión para formar circuitos complejos. Un proceso de fabricación de circuitos integrado funciona con componentes que son tan pequeños que se pueden crear miles de millones de ellos en un área de unos pocos centímetros cuadrados a partir de 2011, a través de varios procesos de fotografía y grabado en una instalación de fabricación de microchip.
Un circuito integrado, o IC, el chip es literalmente una capa de material semiconductor donde todo el circuito comLos ponientes están interconectados en una serie de procesos de fabricación para que todos los componentes ya no necesiten fabricarse individualmente y ensamblarse más tarde. La primera forma de circuito integrado de microchip se produjo en 1959 y fue un ensamblaje crudo de varias docenas de componentes electrónicos. Sin embargo, la sofisticación de la fabricación de circuitos integrados aumentó exponencialmente, con cientos de componentes en chips IC en la década de 1960, y miles de componentes en 1969 cuando se creó el primer microprocesador verdadero. Los circuitos electrónicos a partir de 2011 tienen chips IC de unos pocos centímetros de longitud o ancho que pueden contener millones de transistores, condensadores y otros componentes electrónicos. Los microprocesadores para sistemas informáticos y módulos de memoria que contienen principalmente transistores son la forma más sofisticada de chips IC a partir de 2011, y pueden tener miles de millones de componentes por centímetro cuadrado.
Dado que los componentes en la fabricación de circuitos integrados son tan pequeños, la única forma efectiva deCrearlos es utilizar un procesos de grabado químico que implique reacciones en la superficie de la oblea de la exposición a la luz. Se crea una máscara o tipo de patrón para el circuito, y la luz se brilla a través de la superficie de la oblea que está recubierta con una capa delgada de material fotorresistente. Esta máscara permite que los patrones se graben en la fotorresistencia de la oblea que luego se hornea a alta temperatura para solidificar el patrón. El material fotorresistente se expone a una solución de disolución que elimina la región irradiada o la región enmascarada de la superficie dependiendo de si el material fotorresistente es un reactivo químico positivo o negativo. Lo que queda atrás es una capa fina de componentes interconectados en un ancho de la longitud de onda de la luz utilizada, que puede ser de luz ultravioleta o radiografías.
Después de enmascarar, la fabricación de circuitos integrados implica el dopaje del silicio o la implantación de átomos individuales de átomos de fósforo o boro en la superficie de la materiaL, que proporciona regiones locales sobre el cristal, ya sea una carga eléctrica positiva o negativa. Estas regiones cargadas se conocen como regiones P y N, y, donde se encuentran, forman una unión de transmisión para crear un componente eléctrico universal conocido como unión PN. Dichas uniones tienen aproximadamente 1,000 a 100 nanómetros de ancho a partir de 2011 para la mayoría de los circuitos integrados, lo que hace que cada unión PN sea del tamaño de un glóbulo rojo humano, que tiene aproximadamente 100 nanómetros de ancho. El proceso de creación de uniones PN se adapta químicamente para exhibir varios tipos de propiedades eléctricas, lo que hace posible que la unión actúe como transistor, resistencia, condensador o diodo.
Debido al nivel muy fino de componentes y conexiones entre componentes en circuitos integrados, cuando el proceso se descompone y hay componentes defectuosos, toda la oblea debe tirar la oblea, ya que no se puede reparar. Este nivel de control de calidad se eleva a un nivel aún más alto por el hecho de que MoLos chips de IC modernos a partir de 2011 consisten en muchas capas de circuitos integrados apilados uno encima del otro y conectados entre sí para crear el chip final en sí y darle más potencia de procesamiento. También se deben colocar capas de interconexión aislantes y metálicas entre cada capa de circuito, así como para que el circuito sea funcional y confiable.
Aunque se producen muchos chips de rechazo en el proceso de fabricación de circuitos integrados, los que funcionan como productos finales que pasan pruebas eléctricas e inspecciones de microscopio son tan valiosos que hace que el proceso sea altamente rentable. Los circuitos integrados ahora controlan casi todos los dispositivos electrónicos modernos en uso de 2011, desde computadoras y teléfonos celulares hasta electrónica de consumo, como televisores, reproductores de música y sistemas de juegos. También son componentes esenciales de los sistemas de control de automóviles y aviones y otros dispositivos digitales que ofrecen un nivel de capacidad de programación para el usuario, que van desde relojes de alarma digital hasta EnviroTermostatos nmentales.