Durante la fase di "ossidazione", sulla superficie del wafer si forma uno strato di ossido (SiO₂). Il wafer è il materiale più importante nella lavorazione dei semiconduttori. Lo strato di ossido protegge la superficie del wafer dalle impurità e il passaggio successivo consiste nella progettazione del circuito semiconduttore.

Che aspetto ha il circuito in un chip semiconduttore? Impariamo insieme!

I microchip semiconduttori contengono al loro interno da migliaia a milioni di componenti elettronici (diodi, transistor, condensatori, resistori). Come vengono realizzati questi circuiti integrati a semiconduttore? Per prima cosa, cerchiamo di capire un po' la storia dello sviluppo dei semiconduttori.

Transistor: dove è iniziata la rivoluzione elettronica

Nel 1947, i ricercatori dei Bell Laboratories, la struttura centrale di ricerca della più grande azienda di telecomunicazioni degli Stati Uniti, American Telephone and Telegraph (AT&T), inventarono il transistor. Questa invenzione fu inizialmente chiamata "amplificatore" e successivamente ribattezzata transistor.

I transistor divennero rapidamente i componenti principali dei prodotti elettronici. Tuttavia, con il progresso tecnologico, i prodotti elettronici iniziarono ad assumere sempre più funzionalità. Ciò portò a una crescita esponenziale del numero di componenti da interconnettere, dai transistor e resistori ai diodi e condensatori. Questi punti di contatto divennero anche la causa della maggior parte dei guasti dei prodotti.

Nel 1958, l'ingegnere Jack Kilby della Texas Instruments (TI) sviluppò una soluzione. I componenti elettronici complessi verrebbero miniaturizzati e quindi stampati come circuiti su una piccola superficie. Questi circuiti verrebbero impilati uno sopra l'altro, dando vita ai circuiti integrati (IC).

Circuiti integrati (CI): una rivoluzione nell'elettronica

Transistor, resistori, diodi e condensatori, che costituiscono i circuiti integrati a semiconduttore (CI), sono interconnessi per elaborare e memorizzare segnali elettrici.

Diamo un'occhiata più da vicino alla funzione di ciascuna classe di componenti. I transistor fungono da interruttori per aprire e chiudere l'alimentatore, mentre i condensatori accumulano e immagazzinano cariche. I resistori regolano la corrente e i diodi mantengono l'uniformità del segnale.

I circuiti integrati a semiconduttore sono prodotti integrando tutti i componenti del circuito in schemi multistrato intricati e complessi. Questi circuiti intricati sono impossibili da disegnare manualmente, quindi viene utilizzato un metodo simile allo sviluppo di immagini fotografiche.

Lo sviluppo dei circuiti integrati ha stimolato il progresso dell'industria dei semiconduttori. Il passaggio dalla connessione manuale dei singoli componenti ai circuiti integrati ha significato ridurre i fattori di forma del prodotto e il consumo energetico, ottenendo al tempo stesso un'elaborazione dei dati più rapida. L'utilizzo della tecnologia fotolitografica ha reso i circuiti integrati semiconduttori affidabili e vantaggiosi per la produzione su larga scala.

Negli anni '1960, il compianto ingegnere coreano-americano dei Bell Labs, il Dott. Dawon Kahng, e Martin Atalla svilupparono il "MOS-FET" (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). Da qui in poi, i circuiti integrati iniziarono davvero a brillare.

MOS-FET ha risolto i limiti dei tradizionali transistor a giunzione bipolare, che erano difficili da produrre e consumavano molta energia.

In 60 anni, i semiconduttori si sono evoluti dai transistor ai circuiti integrati e ai MOS-FET. Ulteriori innovazioni nel futuro sono entusiasmanti e attese. 

Nel prossimo articolo presenteremo il modo in cui questi circuiti dal design complesso vengono disegnati sui wafer utilizzando processi di incisione.