Història i Fabricació de Microxips: Des de Shockley a la Nanotecnologia

Història i Fabricació de Microxips

William Shockley, l'inventor del transistor, va anar més enllà i no va ser fins a l’any 1955 que ho va aconseguir. Juntament amb Arnold Beckman, van fundar l’empresa Shockley Semiconductor Laboratories.

Shockley va ser reconegut amb el Premi Nobel de Física pel descobriment del transistor bipolar (NPN) l’any 1956. Però no tot van ser bones notícies per al físic, ja que 8 investigadors que treballaven per a Shockley van abandonar l’empresa el 18 de setembre de 1957 en el que es va anomenar la “Revolta dels Nerds”. Sens dubte, la necessitat d’assignar un nom ve donada per la rellevància d’aquesta data, ja que dos d’aquests investigadors crearien una de les empreses més internacionals: Intel.

Integració i Avenços en Semiconductors

La integració de cada cop més transistors, més petits i més eficients, és possible gràcies a la tecnologia actual i als avenços en el terreny dels semiconductors. Mitjançant un procés altament robotitzat, obtenim un producte altament tecnològic: el microxip. El procediment consta d’una fusió de les peces de silici per a formar un cristall únic de silici que tallarem posteriorment en "obleas" per tal d’emprar-les com a base per al nostre microxip.

Procés de Fabricació de Microxips

Un cop tallades les "obleas" i realitzant les manipulacions en sales blanques (per evitar la contaminació per la pols), cal fer la fotolitografia per tal de plasmar els circuits sobre l'oblea de silici. Seguidament, cal dopar el silici amb àtoms per implantació d’ions per tal d’aconseguir les característiques conductores (N donador, P acceptor) del material. Un cop realitzades les etapes de fotolitografia i d’implantació d’ions, cal donar un recobriment extern amb coure per a connectar totes les parts de la CPU. Fins a més d’un milió de transistors en un espai molt petit: tota una revolució que ha marcat un abans i un després en la història de la informàtica, aconseguint transistors de la mida de 45nm.

Fabricació de Circuits Integrats

Per fabricar circuits integrats, es requereix la fabricació d’una espècie de "cintes" que estan compostes per diferents materials. Les cintes desenvolupen diverses funcions, com ara: algunes són conductores, fetes d’alumini, d’altres són aïllants, fetes amb diòxid de silici...

Etapes Clau en la Fabricació

1. Formació de l’escut fotoprotector: S’aplica una capa fotoprotectora, i després es fa un procés per eliminar els residus que hagi pogut deixar aquesta.
2. Alineació i exposició.
3. Desenvolupament.
4. Gravat: En aquest procés, les cintes fotoresistents actuen com a plantilles.
5. Procés de dopatge: S’apliquen petites quantitats d’impureses a la superfície de l'oblea, per tal d’activar la conductivitat en algunes regions.

En un circuit és necessària la disposició de moltes capes. Una de les millors tècniques per això és la de disposició de CVD. Però, com a inconvenient, causa variacions en l’altura de les cintes, de manera que s’ha d’allisar (aplanar) la capa aïllant. Per a fer això, s’utilitza la tècnica de pol·lució mecànica química (CMP). Com a resultat de tot això, els metall modelats dipositats a la superfície serveixen per connectar els components individuals, de manera que formen un circuit integrat. El procés de fabricació d’aquests circuits ha d’estar realitzat per màquines, ja que són materials molt sensibles que amb el contacte dels humans poden fer-se malbé. Finalment, es compara l’evolució dels circuits integrats i com són capaços de fer-los cada vegada més petits, això és gràcies a la capacitat d’alinear les capes que estan marcades a unes làmines de vidre que després són utilitzades per a imprimir-les sobre les oblees, de manera que es pot fer de forma molt precisa en un tamany més reduït.