¿Qué es el proceso de fabricación de semiconductores?

Los semiconductores son un elemento siempre presente en la tecnología moderna. Cuando se juzga por su capacidad para conducir electricidad, estos dispositivos se encuentran entre conductores completos y aisladores. Se usan 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 pueden estar hechos de uno de una docena de materiales como 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.

Usando 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 usando una sierra con punta de diamante. Estas obleas se clasifican por grosor y se verifica su daño. Un lado de la oblea se graba en un químico y se pule al espejo para eliminar todas las impurezas y daños. Las virutas están construidas 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 circuito a la oblea después de que se haya recubierto con una capa de fotorresistente, un químico sensible a la luz. Luego, la luz brilla a través de una retícula y una máscara de lente para que el patrón de circuito deseado se imprima en la oblea.

El patrón fotorresistente se elimina con una serie de disolventes orgánicos mezclados en un proceso llamado cenizas. El proceso da como resultado una oblea que es tridimensional (3D). La oblea se lava con productos químicos y ácidos húmedos para eliminar cualquier contaminante y residuo. Se pueden agregar múltiples capas repitiendo todo el proceso de fotolitografía.

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

La tarea final en el proceso de fabricación de semiconductores es el recubrimiento de toda la superficie de la oblea en una capa delgada de metal conductor. Generalmente se usa cobre. La capa de metal se pule para eliminar los productos químicos no deseados. Una vez que finaliza el proceso de fabricación de semiconductores, los semiconductores terminados se prueban exhaustivamente.