¿Podrían nuestras vidas durar un día sin semiconductores? Muchos aspectos de nuestra vida diaria, incluidos los teléfonos inteligentes, las computadoras portátiles, los automóviles, los televisores y las tarjetas de crédito, son inseparables de los semiconductores. Estos semiconductores tienen un profundo impacto en nuestras vidas. Entonces, ¿cómo se hacen?

Si tiene algunos conocimientos básicos sobre semiconductores, es posible que haya oído hablar de los ocho procesos fundamentales de los semiconductores. Numerosas tareas necesarias para la fabricación de semiconductores se dividen en ocho procesos básicos, como indica el título de la primera imagen de nuestro artículo: "Ocho procesos fundamentales de semiconductores".

Hoy veremos el primer paso, "Fabricación de obleas". Discutiremos de qué están hechas las obleas, el material central de los circuitos integrados, y cómo se fabrican.

Materiales necesarios para la fabricación de obleas

Antes de comenzar, ¡hagamos una breve pregunta! ¿Cuál es la relación entre los circuitos integrados de semiconductores y las obleas? Un circuito integrado es un tipo de chip semiconductor que contiene numerosos componentes eléctricos para diversas funciones. Los circuitos integrados se fabrican creando muchos circuitos idénticos sobre un sustrato llamado oblea. Por tanto, las obleas son la base de los semiconductores. Esto es similar a hacer pizza: primero preparamos una masa para poder agregar los ingredientes más tarde.

Las obleas son discos circulares cortados a partir de obleas de silicio u otros elementos como el arseniuro de galio. La mayoría de las obleas están hechas de silicio extraído de la arena.

Silicon Valley en Estados Unidos comenzó con la industria de los semiconductores y finalmente se convirtió en el centro de la industria mundial del software. Se informa que su nombre es una combinación de la materia prima semiconductora "silicio" y el "valle" de Santa Clara. El nombre "Silicon Valley" puede ayudarle a recordar que el silicio es una materia prima esencial para las obleas semiconductoras. El silicio abunda, es el elemento más abundante en la naturaleza y tiene propiedades no tóxicas y respetuosas con el medio ambiente. ¡Echemos un vistazo juntos al proceso de fabricación de obleas!

Paso 1: Fabricación de lingotes de silicio

El silicio extraído de la arena debe pasar por un proceso de purificación antes de poder utilizarse para la fabricación de semiconductores. Se calienta hasta que se funde en un líquido de alta pureza y luego se solidifica mediante cristalización. La barra de silicio resultante se llama lingote de silicio. En los procesos de semiconductores, que requieren una precisión extremadamente alta, de hasta unos pocos nanómetros, sólo se pueden utilizar lingotes con una pureza ultraalta.

Paso 2: Cortar lingotes para producir obleas finas

La forma del lingote de silicio se asemeja a una peonza y se corta en discos circulares uniformemente gruesos, conocidos como obleas, utilizando hojas de sierra de diamante afiladas. El diámetro del lingote determina el tamaño de la oblea, como obleas de 150 mm (6 pulgadas), 200 mm (8 pulgadas) y 300 mm (12 pulgadas). Las obleas más delgadas dan como resultado menores costos de fabricación y los diámetros más grandes permiten producir una mayor cantidad de chips semiconductores por oblea. Por tanto, las obleas son cada vez más finas y más grandes.

Paso 3: pulir y pulir la superficie de la oblea

Las obleas recién cortadas deben someterse a un procesamiento para lograr un acabado suave y similar a un espejo. La superficie de la oblea recién cortada es rugosa y contiene defectos que pueden tener un impacto negativo en la precisión del circuito. Para pulir la superficie de la oblea se utilizan líquidos de pulido y máquinas pulidoras.

Antes de su posterior procesamiento, la oblea pulida se denomina oblea desnuda, lo que indica que todavía no se han fabricado chips en ella. Después de la fabricación de circuitos integrados en las obleas desnudas utilizando varios procesos físicos y químicos, la oblea finalmente se parece a la imagen a continuación. ¡Echemos un vistazo juntos a los nombres de las diferentes partes de una oblea!

1. Oblea: Placa circular (disco) que sirve como material central para circuitos integrados semiconductores.

2. la: Hay muchos cuadrados pequeños en la oblea, y cada cuadrado pequeño se llama troquel, que es el chip IC del circuito electrónico integrado.

3. Línea de trazado: Los troqueles parecen estar pegados, pero en realidad hay espacios entre ellos. Estos espacios se llaman líneas de trazado. El propósito de las líneas de trazado es cortar cada chip de la oblea después del procesamiento y ensamblarlos en chips. El espaciado de las líneas de trazado permite que la sierra de diamante corte la oblea de forma segura.

4. Zona plana: Esta área se introduce para ayudar a identificar la estructura de la oblea y sirve como línea de referencia durante el procesamiento de la oblea. Dado que la estructura cristalina de la oblea es muy fina y no puede juzgarse a simple vista, esta zona plana se utiliza como referencia para determinar las direcciones vertical y horizontal de la oblea.

5. Muesca: Recientemente han aparecido obleas con muescas que sustituyen a las anteriores zonas planas. Las obleas con muescas son más eficientes que las que tienen zonas planas porque pueden producir más chips.

La industria de los semiconductores se divide principalmente en la industria de fabricación de obleas, que fabrica obleas, y la industria manufacturera (FAB), que diseña y fabrica circuitos en las obleas. También está la industria del embalaje, donde las obleas procesadas se cortan en chips y se envasan para evitar la humedad y el daño físico.

Hoy presentamos qué es una oblea, los nombres de cada parte de una oblea y cómo se fabrican las oblea. Esperamos que esta serie de ocho procesos básicos de semiconductores le resulte interesante y útil.