Disseny i fabricació de circuits integrats: del concepte a la implementació
El procés de fabricació de circuits integrats (ICS) és un viatge complex i delicat que comença amb la concepció d’un disseny conceptual i acaba amb la producció del producte final.Per als dissenyadors de IC, una comprensió profunda de tots els aspectes del disseny i la fabricació no només és la base per aconseguir productes de circuit integrats d’alt rendiment que compleixen els requisits d’aplicació esperats, sinó també la clau per seleccionar el fabricant de circuits electrònics adequats per complir els estàndards de qualitat i el costpressupostos..Durant aquest procés, hi ha diversos passos clau que els dissenyadors han de tenir en compte.
Desenvolupament d’hòsties de base d’alta puresa
La pedra angular d’un circuit integrat és la hòstia base, una plataforma que porta tots els elements del circuit integrat.La qualitat de la hòstia afecta directament la consistència del rendiment del producte final, per la qual cosa és crucial seleccionar materials semiconductors d’alta puresa.El mètode Czochralski és un mètode clàssic que s’utilitza per produir linots de silici d’un sol cristall de mida gran.El procés consisteix a escalfar i fondre el silici electrònic de grau a una temperatura alta d’uns 1.500 graus centígrads, i després refredar-lo lentament durant diversos dies per formar una forma que es pot tallar en grans lingots de silici amb hòsties primes.Tot i que aquest pas requereix molt de temps, és crucial garantir la qualitat de les hòsties, perquè només les hòsties bàsiques de gran qualitat poden assegurar la fiabilitat i el rendiment dels circuits integrats.
Construcció en capes: capa de processament fins per capa
Els circuits integrats es construeixen apilant diversos components, com ara condensadors, díodes i transistors, capa per capa sobre un substrat semiconductor.Aquests components es poden construir fàcilment mitjançant les propietats dels semiconductors tipus N i de tipus P.Un circuit integrat complet pot contenir fins a 30 o més capes, i la construcció de cada capa requereix un control precís.Per assolir aquest objectiu, l'especificació de les ubicacions de tipus P i N de cada capa s'ha de configurar clarament per assegurar la precisió a cada pas posterior.
El processament precís de cada capa s’aconsegueix mitjançant tècniques de gravat, un procés que implica crear formes i línies geomètriques en llocs específics.A més, es poden realitzar modificacions de les hòsties mitjançant deposició, gravat o dopatge.La deposició és el procés de formar una pel·lícula fina de material en una hòstia, ja sigui físicament o mitjançant una reacció química.El gravat és el procés que s’utilitza per eliminar l’excés de material, normalment utilitzant la tecnologia reactiva de gravat d’ions (RIE).El dopatge canvia la conductivitat del material injectant àtoms addicionals a la superfície de les hòsties per formar materials tipus N i tipus P.