Los chips semiconductores están compuestos de muchas capas a microescala que son más pequeñas que una uña y más delgadas que el papel. El semiconductor se apila alto y denso, formando estructuras complejas similares a edificios de gran altura.

Para crear tales estructuras, es necesario repetir los siguientes pasos varias veces: litografía: recubrir la parte superior de una oblea de silicio monocristalino (la materia prima para los semiconductores) con una película delgada y modelar circuitos, grabado: eliminar selectivamente materiales innecesarios y Luego limpiando las impurezas de la superficie.

Después de los procesos de grabado y limpieza, la fina película funciona para separar, conectar y proteger los circuitos. A continuación, presentaremos el proceso de deposición para fabricar películas delgadas y el proceso de implantación de iones para impartir propiedades eléctricas a los semiconductores.

Proceso de deposición: aplicación de películas finas a la oblea.

El término "película delgada" se refiere a una película de 1 micrón (μm) o menos, un espesor que no se puede lograr mediante un simple procesamiento mecánico. La deposición es una serie de procesos que implican recubrir la oblea con películas delgadas de nivel molecular o atómico deseado. Debido a la naturaleza extremadamente delgada de las películas, se requieren técnicas precisas para aplicar uniformemente las películas sobre la oblea.

La deposición generalmente se puede dividir en dos tipos. Estos dos tipos son la deposición física de vapor (PVD) y la deposición química de vapor (CVD).

La deposición física de vapor se utiliza principalmente para depositar películas metálicas sin implicar reacciones químicas. Por otro lado, la deposición química de vapor implica aplicar energía externa al vapor de partículas formado por reacciones químicas del gas, y el vapor se rocía sobre la superficie para su deposición. Esta técnica se puede utilizar para depositar películas delgadas sobre conductores, aislantes y semiconductores.

La deposición química de vapor es el método de deposición más utilizado en los procesos de semiconductores actuales. Además, se puede clasificar en CVD térmico, CVD de plasma y CVD fotoinducido, según la fuente de energía externa utilizada. Entre ellas, Plasma CVD es la aplicación más común, ya que puede formar películas a bajas temperaturas, controlar la uniformidad del espesor de la película y manejar grandes volúmenes.

La delgada película formada mediante el proceso de deposición consta de dos capas: una capa metálica (conductora) para conectar señales eléctricas entre circuitos y una capa aislante para el aislamiento eléctrico entre capas de interconexión interna o para evitar la entrada de contaminantes.

Implantación de iones: transformación de obleas en semiconductores.

En este punto, todavía se necesita un proceso para impartir características eléctricas al semiconductor. Los semiconductores poseen propiedades tanto conductoras como aislantes, y la implantación de iones es esencialmente el proceso de transformar obleas de silicio en semiconductores. El silicio puro es un aislante y no conduce la electricidad, pero la adición de impurezas le confiere conductividad, lo que le permite transportar corrientes eléctricas.

Estas impurezas se conocen como iones. Estos iones se convierten en pequeñas partículas parecidas a gases y luego se implantan en la parte frontal de la oblea hasta la profundidad deseada. Las impurezas utilizadas proceden del grupo 15 (P, fósforo; As, arsénico) o del grupo 13 (B, boro) de la tabla periódica. La implantación de elementos del grupo 15 da como resultado un semiconductor de tipo n (tipo electrón), mientras que la implantación de elementos del grupo 13 da como resultado un semiconductor de tipo p (tipo agujero).

El proceso de deposición es crucial porque el espesor y la uniformidad de las películas depositadas determinan la calidad del semiconductor. El grosor de las futuras estructuras de circuitos semiconductores será millones de veces más delgado que un cabello humano. Para que estos circuitos tengan propiedades eléctricas, se requieren técnicas de deposición más avanzadas para generar películas delgadas más delgadas y uniformes.

En el próximo artículo, aprenderemos sobre las interconexiones metálicas, cuyo objetivo es conectar los elementos generados mediante procesos de oxidación, fotolitografía, grabado y deposición y formar circuitos.