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Fabricación de circuitos integrados CMOS

Introducción

Los circuitos integrados son componentes esenciales en la mayoría de los dispositivos electrónicos modernos. Han revolucionado la electrónica al permitir que miles o millones de transistores y otros componentes se integren en un pequeño chip. Entre los diferentes tipos de circuitos integrados, los circuitos integrados CMOS son particularmente populares debido a su bajo consumo de energía y su versatilidad en una amplia gama de aplicaciones. En este artículo, exploraremos los procesos de fabricación de circuitos integrados CMOS. Desde la preparación de la oblea hasta la creación de los transistores, explicaremos cada paso en detalle.

Preparación de la oblea

La primera etapa en la fabricación de circuitos integrados CMOS es la preparación de la oblea. La oblea es un disco redondo y plano hecho de material semiconductor, generalmente silicio. El proceso comienza comprando lingotes de silicio de alta pureza y cortándolos en discos finos y redondos. Una vez que se haya hecho esto, toda la superficie de la oblea se limpia utilizando una combinación de químicos y luces ultravioleta para asegurar que la superficie esté libre de contaminantes y otros materiales que podrían interferir con los procesos futuros.

Creación del óxido

El óxido es el material aislante que se utiliza para separar los diferentes componentes de un circuito integrado. Para crear esta capa, se expone la oblea a un gas oxidante, generalmente dióxido de silicio, en un proceso conocido como oxidación térmica. El gas se hace reaccionar con el silicio en la superficie de la oblea para crear una capa de óxido de silicio. La capa de óxido es crítica para asegurar que los diferentes componentes del circuito integrado no se toquen entre sí. Además, el óxido también puede ser utilizado como una capa de superposición para proteger los componentes más delicados del circuito.

Creación del fotolito

Una vez que la capa de óxido ha sido creada, es hora de crear los patrones para los diferentes componentes del circuito. Para hacer esto, se utiliza un proceso conocido como fotolitografía. Primero, un recubrimiento fotosensible llamado fotolito se aplica a la capa de óxido. Luego, el fotolito se expone a una máscara, que es esencialmente un patrón que se utilizará para crear los diferentes componentes del circuito. Cuando se expone a la luz, el fotolito se endurece en las áreas expuestas, mientras que las áreas no expuestas permanecen solubles. Esto permite que el fotolito sea lavado, revelando los patrones para los diferentes componentes.

Creación de los transistores

Los transistores son los componentes fundamentales de los circuitos integrados CMOS. Estos transistores se crean en la oblea utilizando una combinación de procesos de difusión y deposición de materiales. Primero, se utilizan procesos de dopaje para crear áreas que serán negativamente o positivamente cargadas. Estas áreas se conocen como regiones p y n. Luego, se utiliza una combinación de deposición de materiales y procesos de litografía para crear las conexiones entre estas regiones. Los transistores MOSFET (de puerta aislada por óxido de metal) se crean allí.

Creación de las conexiones

Una vez que se han creado los transistores, es hora de crear las conexiones que unen los diferentes componentes. Esto se hace mediante un proceso conocido como deposición de metales. Los metales, generalmente aluminio o cobre, se depositan en patrones cuidadosamente diseñados utilizando procesos de litografía. Estos patrones de metal se utilizan para crear las interconexiones necesarias para conectar los diferentes componentes del circuito. También se utilizan para crear las almohadillas que se utilizarán para conectar el circuito integrado a la placa de circuito impreso.

Cobertura final

Una vez que se hayan creado todas las conexiones, se cubre todo con una capa final de óxido. Esto es para proteger todo el circuito integrado y evitar que se dañe durante el uso.

Conclusiones

La fabricación de circuitos integrados CMOS es un proceso complejo y delicado que implica una gran cantidad de etapas diferentes. Desde la creación de la oblea hasta la creación de los transistores y conexiones, cada paso es crítico para la creación de un circuito integrado exitoso. Si bien este proceso puede parecer abrumador, la importancia de los circuitos integrados CMOS en la electrónica moderna los hace una parte vital de nuestra vida diaria. Al saber cómo se fabrican, podemos apreciar mejor la complejidad de la electrónica moderna y el papel que desempeña la tecnología en nuestras vidas.