Antes de iniciar a fabricação dos Chips (CIs), o wafer de silício, definido como o substrato semicondutor sobre o qual os CIs serão formados, precisa ser fabricado.
O primeiro passo é obter o silício, que é extraído da areia da praia ou do quartzo. A areia ou o quartzo são aquecidos junto com gases reagentes para separar as impurezas e então removê-las. O resultado é um silício quimicamente puro, que tem uma estrutura policristalina.
A partir deste silício policristalino puro, produz-se então, através de métodos apropriados, um lingote (tarugo) de silício monocristalino, sendo o mesmo cortado em wafers.
Tendo o wafer de silício pronto, agora sim realiza-se a fabricação dos chips em sua superfície, ou seja, constrói-se os componentes de elementos de circuito, como resistores, diodos, transistores e capacitores. Os chips são fabricados no wafer através de um processo chamado fotolitografia, descrito a seguir, através de 6 passos, ilustrados na figura abaixo:
1. Inicialmente o wafer de silício passa pelo processo de oxidação. A oxidação refere-se ao processo químico no qual o oxigênio reage com o silício para formar uma camada uniforme de dióxido de silício (SiO2), um dielétrico eficiente, por toda a superfície do wafer.
2. A camada de dióxido de silício é então coberta uniformemente por uma substância fotossensível (fotoresistência). Esta fotoresistência é assumida como sendo positiva, que é solúvel quando exposta à luz ultravioleta. Caso tivesse sido usada uma substância fotossensível negativa, então ela seria solúvel quando não fosse exposta à luz ultravioleta.
3. Uma máscara é aplicada sobre a fotoresistência e o wafer é exposto à luz ultravioleta. Essa máscara contém áreas transparentes e opacas, que determinam como os transistores e fios dentro do chip serão fabricados. Nos espaços onde a fotoresistência está exposta a luz ultravioleta, ela se torna não-polimerizada (não endurece) e, onde a luz ultravioleta é bloqueada, ela polimeriza (endurece). Da mesma maneira, se tivesse sido utilizada uma fotoresistência negativa, então nas partes onde ela estivesse exposta a luz ultravioleta, ela polimerizaria (endureceria), enquanto que nas partes onde a luz ultravioleta estivesse bloqueada, ela não polimerizaria (não endureceria).
4. A mascara é então retirada e a parte não-polimerizada (“mole”) da substância fotossensível é removida através de solvente, expondo a camada de dióxido de silício abaixo.
5. As partes da camada de dióxido de silício que foram expostas são removidas em um processo chamado etching, que consiste tipicamente na imersão do wafer em uma solução de ácido hidrofluorídrico, por um tempo determinado.
6. O restante da camada fotossensível é removida com um solvente, possuindo então agora o wafer uma camada de dióxido de silício idêntica a forma da máscara.
Após os passos descritos acima, acontece um processo chamado difusão (ou dopagem), que refere-se a introdução de impurezas no silício de forma a converter o mesmo em um material do tipo P ou N.
O processo da fotolitografia, seguido do processo de difusão, é então repetido várias vezes, até que sejam criados os elementos semicondutores desejados sobre a superfície do wafer. Este processo de empilhamento de camadas com materiais semicondutores do tipo P e N é que cria os transistores e os outros elementos nos CIs.
Em seguida ocorre a metalização, que é o processo que refere-se a deposição de um material condutor (alumínio, platina, titânio ou ouro) para formar a conexão elétrica entre os componentes do circuito e os pontos de ligação na superfície do chip. Novamente então o processo de aplicação de máscara e remoção (etching) é realizado e então as conexões elétricas são estabelecidas.
A camada de passivação é então depositada no final do processo de metalização do chip, sendo usada para proteger o circuito metálico de interconexão da umidade e contaminação. A passivação é realizada através de uma camada isolante de dióxido de silício que é depositada por vapor sobre o chip.
O último passo no processamento do wafer é testar o funcionamento das conexões elétricas dos chips.
Feito o teste elétrico dos chips, os mesmos são então encapsulados.
KISS by leandro borsa KISS
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