Los semiconductores son un elemento siempre presente en la tecnología moderna. Cuando se juzga por su capacidad para conducir electricidad, estos dispositivos se encuentran entre conductores completos y aislantes. Se utilizan como parte de un circuito digital en computadoras, radios, teléfonos y otros equipos.
El proceso de fabricación de semiconductores comienza con el material base. Los semiconductores se pueden fabricar a partir de uno de una docena de tales materiales que incluyen germanio, arseniuro de galio y varios compuestos de indio tales como antimonuro de indio y fosfuro de indio. El material base más popular es el silicio debido a su bajo costo de producción, procesamiento simple y rango de temperatura.
Usando el silicio como ejemplo, el proceso de fabricación de semiconductores comienza con la producción de obleas de silicio. Primero, el silicio se corta en obleas redondas con una sierra con punta de diamante. A continuación, estas obleas se clasifican por grosor y se comprueba si están dañadas. A continuación, se graba un lado de la oblea con un producto químico y se pule hasta que quede liso como un espejo para eliminar todas las impurezas y los daños. Las virutas se construyen en el lado liso.
Se aplica una capa de vidrio de dióxido de silicio al lado pulido de la oblea de silicio. Esta capa no conduce la electricidad, pero ayuda a preparar el material para la fotolitografía. El proceso de fabricación también aplica capas de patrones de circuito a la oblea después de haber sido recubierta con una capa de fotorresistente, un químico sensible a la luz. A continuación, se hace brillar la luz a través de una retícula y una máscara de lente para que el patrón de circuito deseado se imprima en la oblea.
El patrón fotorresistente se elimina mediante el lavado con una serie de disolventes orgánicos mezclados en un proceso llamado incineración. El proceso da como resultado una oblea tridimensional (3D). Luego, la oblea se lava con productos químicos húmedos y ácidos para eliminar cualquier contaminante y residuo. Se pueden agregar múltiples capas repitiendo todo el proceso de fotolitografía.
Una vez que se han agregado las capas, las áreas de la oblea de silicio se exponen a productos químicos para hacerlas menos conductoras. Esto se hace utilizando átomos de dopaje para desplazar los átomos de silicio en la estructura de la oblea original. Es difícil controlar cuántos átomos de dopaje se implantan en un área determinada.
La tarea final en el proceso de fabricación de semiconductores es el recubrimiento de toda la superficie de la oblea con una fina capa de metal conductor. Se suele utilizar cobre. Luego, la capa de metal se pule para eliminar los productos químicos no deseados. Una vez finalizado el proceso de fabricación de semiconductores, los semiconductores terminados se prueban minuciosamente.