Informatica

De la arena al silicio
“La fabricación de un chip”
Historia ilustrada
Septiembre de 2009

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Copyright © 2009, Intel Corporation. Todos los derechos reservados.
Intel, el logo de Intel e Intel Core son marcas de comercio de Intel Corporation en los EE.UU. y en otros países.

Arena / Lingote

Arena
Con cerca de un 25% (masa), el silicio es,
después del oxígeno, el segundo elementoquímico más frecuente en la corteza
terrestre. La arena, especialmente el
cuarzo, tiene altos porcentajes de silicio en
forma de dióxido de silicio (SiO2) y es el
ingrediente básico para la fabricación de
semiconductores.

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Silicio derretido
Escala: nivel de oblea (~300 mm).
El silicio se purifica en múltiples etapas para
finalmente alcanzar la calidad de fabricación
desemiconductor conocida como Silicio de
Calidad Electrónica. El Silicio de Calidad
Electrónica sólo puede tener un átomo
extraño para cada mil millones de átomos
de silicio. En esta imagen se puede ver
cómo se produce un gran cristal a partir del
derretimiento del silicio purificado. El
monocristal resultante se conoce como
lingote.

Lingote de Silicio Monocristal
Escala: nivel de oblea (~300 mm).Se produjo un lingote a partir del
Silicio de Calidad Electrónica. Un
lingote pesa cerca de 100 kilos y tiene
una pureza de silicio del 99,9999%

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Lingote / Oblea

Corte del lingote –
Escala: nivel de oblea(~300 mm).
Se corta el lingote en discos de silicio
individuales llamados obleas (wafers).

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Oblea –
Escala: nivel de oblea (~300 mm).
Se pulen las obleas hasta eliminar todos
sus defectos. La superficie queda lisa
como la de un espejo. Intel compra de
otras empresas esas obleas ya listas para
la fabricación. El proceso altamente
avanzado de High-K/Metal gate de 45 nm
de Intel usaobleas con un diámetro de 300
milímetros. Cuando Intel comenzó a
fabricar chips, la empresa imprimía
circuitos en obleas de 50 mm. Ahora la
empresa usa obleas de 300 mm, lo que
resulta en un menor costo por chip.

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Fotolitografía

Aplicación de la capa
fotoresistente –
Escala: nivel de oblea (~300
mm).
El líquido (aquí, de color azul)
que se derrama en la oblea
mientras ésta gira es un
acabado fotoresistente similar
al usado para la fotografía de
películas. La oblea gira
durante esta etapa para
permitir una aplicación muy
fina y homogénea de la capa
fotorresistente.

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Exposición–
Escala: nivel de oblea (~300 mm).
El acabado fotoresistente se expone a la luz ultravioleta
(UV). La reacción química activada por esta etapa del
proceso es semejante a lo que le ocurre a la película de
una cámara en el momento en que se presiona el botón
del obturador. El acabado fotoresistente expuesto a la
luz UV se volverá soluble. La exposición se realiza
usando fotomáscaras, queactúan como plantillas en
esa etapa del proceso. Cuando se usan con una luz
UV, las fotomáscaras crean varios patrones de circuito
en cada capa del microprocesador. Un lente (el del
medio) reduce la imagen de la fotomáscara. Por lo
tanto, lo que se imprime en la oblea suele ser cuatro
veces menor linealmente que el patrón de la
fotomáscara.

Exposición –
Escala: nivel de transistor (~50-200nm)
Aunque generalmente se construyan
centenas de microprocesadores en una
única oblea, de ahora en adelante esta
historia ilustrada se concentrará apenas en
una pequeña pieza de un microprocesador:
en un transistor o partes de un transistor.
Un transistor actúa como un conmutador,
que controla el flujo de corriente eléctrica en
un chip de computadora. Los investigadores
de Intel...