ACTIVIDADES DE CLASE TEMA 1

PASOS NECESARIOS PARA FABRICAR UN CHIP

PASO 1 Primero, se cortan pequeñas tajadas (llamadas wafers) de un lingote de silicio cristalino de un 99,9999 por ciento de pureza.
PASO 2 Se pule el wafer para eliminar impurezas o ralladuras superficiales, logrando una base casi perfecta para la fabricación del chip.
PASO 3 Ciertas porciones del silicio son alteradas químicamente para crear las regiones llamadas source y drain de los transistores, que controlan el flujo definido por la fotolitografita, donde el wafer es cubierto con un material sensible a la luz llamado photoresist. Luego, la luz es proyectada a través de una mascara con un pattern (diseñó) sobre una sección del wafer (del tamaño del chip) -un proceso similar al utilizado para imprimir fotos de negativos. Una maquina llamada stepper repite este proceso para cada chip en el wafer.
PASO 4 Las áreas expuestas del photoresist se endurecen. Durante el proceso de revelado, las partes no endurecidas del photoresist son lavadas.
PASO 5 Átomos de un material llamado dopante (por ejemplo Boro o Arsénico) son forzados, mediante el bombardeo de iones, a penetrar en un área especifica en un proceso llamado doping (dopaje), y son activados mediante un proceso térmico llamado annealing El material resistente evita que los dopantes penetren en áreas en las que no deben ingresar. Luego de la implantación de iones, se remueve la resistencia endurecida y se repite el proceso para otros tipos de dopantes implantados en diferentes áreas. En los siguientes pasos se usa un proceso parecido al de usar patterns, pero el resist ahora actúa como un “etch mask”
PASO 6 El gate del transistor se forma depositando y usando patterns, una capa de dióxido de silicio (que forma el oxido del gate) y luego una capa de polysilicon que es luego dopada muy densamente. Este gate de polysilicon actúa como un faucet (grifo) para activar el flujo de electrones entre el source y drain on/off.
PASO 7 El resto de los pasos para la fabricación de un chip implican la formación de wires (cables) que conectan el gate, source y drain de los transistores entre si y con el mundo exterior. Capas de dióxido de silicio (que es un dieléctrico o aislante) son depositadas sobre el wafer usando el proceso llamado chemical vapor deposition (CVD). Durante el proceso de CVD, gases que contienen átomos de materiales que deben ser depositados reaccionan en la superficie calentada del wafer, formando una fina película de material solidó. Los metales, principalmente el aluminio, son depositados en el wafer mediante el proceso llamado Physical Vapor Deposition (PVD). Durante el PVD (también llamado sputtering) iones en estado gaseoso son acelerados hacia el material target (blanco) que debe ser depositado. Los iones quitan los átomos del material target que caen y se acumulan en el wafer.
PASO 8 Los pasos 3, 4 y 5 se repiten para formar capas de dióxido de silicio, metales, cada uno con su pattern correspondiente de modo de completar el diseño del circuito. Una capa de un metal conductor (usualmente aluminio) es depositada (CVD o PVD), expuesta (photolithography) y grabada (etched) para formar pequeñas interconexiones metálicas. Los chips complejos requieren de varias capas de metal con conexiones verticales entre ellas llamadas vias.
PASO 9 • El wafer es cortado, o “diced”, para formar los chips. Los chips se colocan en packages (envases) y el llamado wirebonder (conector de cables) conecta eléctricamente los chips con los pines o leads correspondientes del package.

FIBRA ÓPTICA

La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el núcleo de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función de la ley de Snell.

PROCESO DE FABRICACIÓN

La etapa de fabricación de la preforma puede ser a través de alguno de los siguientes métodos:

M.C.V.D Modifield Chemical Vapor Deposition

Desarrollado originalmente por Corning Glass y modificado por los Laboratorios Bell Telephone para su uso industrial. Utiliza un tubo de cuarzo puro de donde se parte y es depositado en su interior la mezcla de dióxido de silicio y aditivos de dopado en forma de capas concéntricas. A continuación en el proceso industrial se instala el tubo en un torno giratorio. El tubo es calentado hasta alcanzar una temperatura comprendida entre 1.400ºC y 1.600ºC mediante un quemador de hidrógeno y oxígeno. Al girar el torno el quemador comienza a desplazarse a lo largo del tubo. Por un extremo del tubo se introducen los aditivos de dopado. La deposición de las sucesivas capas se obtiene de las sucesivas pasadas del quemador, mientras el torno gira; quedando de esta forma sintetizada el núcleo de la fibra óptica. La operación que resta es el colapso, se logra igualmente con el continuo desplazamiento del quemador, solo que ahora a una temperatura comprendida entre 1.700ºC y 1.800ºC. Esta temperatura la que garantiza el ablandamiento del cuarzo, convirtiéndose así el tubo en el cilindro macizo que constituye la preforma. Las dimensiones de la preforma suelen ser de un metro de longitud útil y de un centímetro de diámetro exterior.

V.A.D Vapor Axial Deposition

Su funcionamiento se basa en la técnica desarrollada por la Nippon Telephone and Telegraph (N.T.T), muy utilizado en Japón por compañías dedicadas a la fabricación de fibras ópticas. Utiliza la misma materia que el método M.C.V.D, aunque en este último solamente se depositaba el núcleo, mientras que en este además del núcleo de la FO se deposita el revestimiento. Así debe cuidarse que en la zona de deposición axial o núcleo, se deposite más dióxido de germanio que en la periferia, lo que se logran a través de la introducción de los parámetros de diseño en el software que sirve de apoyo en el proceso de fabricación. A partir de un cilindro de vidrio auxiliar que sirve de soporte para la preforma, se inicia el proceso de creación de esta, depositándose ordenadamente los materiales, a partir del extremo del cilindro quedando así conformada la llamada "preforma porosa".Conforme su tasa de crecimiento se va desprendiendo del cilindro auxiliar de vidrio. El siguiente paso consiste en el colapsado, donde se somete la preforma porosa a una temperatura comprendida entre los 1.500ºC y 1.700ºC, lográndose así el reblandamiento del cuarzo, quedando convertida la preforma porosa hueca en su interior en el cilindro macizo y transparente, mediante el cual se suele describir la preforma.

O.V.D Outside Vapor Deposition

Desarrollado por Corning Glass Work.Parte de una varilla de substrato cerámica y un quemador. En la llama del quemador son introducidos los cloruros vaporosos y esta caldea la varilla. A continuación se realiza el proceso denominado síntesis de la preforma, que consiste en el secado de la misma mediante cloro gaseoso y el correspondiente colapsado de forma análoga a los realizados con el método V.A.D, quedando así sintetizados el núcleo y revestimiento de la preforma.

P.C.V.D Plasma Chemical Vapor Deposition

Es desarrollado por Philips, se caracteriza por la obtención de perfiles lisos sin estructura anular reconocible. Se basa en la oxidación de los cloruros de silicio y germanio, creando en estos un estado de plasma, seguido del proceso de deposición interior.