Este documento resume el proceso de fabricación de chips de silicio. Explica que usar obleas más grandes permite producir más chips. El silicio se purifica extrayendo otras sustancias de la arena a través de procesos químicos y físicos. El dopado introduce átomos que aportan electrones libres o huecos para hacer el silicio conductor. Los "cleanrooms" son salas limpias esenciales para fabricar chips libres de impurezas. Se transfiere un patrón a la oblea oxidada mediante luz y máscaras sobre un material

1. Dávila Vázquez Edgar Octavio | Introducción a la Tecnología MEMS | Grupo: 1
Trabajo en casa 2.2 Chip manufacturing
1. ¿Qué ventajas tiene usar mayores diámetros de obleas de silicio?
Mayor cantidad de chips se pueden producir en su superficie.
2. ¿Cómo se eliminan de las arenas los otros elementos que no son silicio?
El silicio es común de encontrarse en la arena como dióxido de silicio, por lo que
se utilizan complicados procesos físicos y químicos para obtener cristales puros
de silicio. El proceso de obtención del silicio puro involucra combinar la arena
con carbón y elevarlos a altas temperaturas para que se derritan. Esto hará
reaccionar al carbón con el oxígeno y deshaciéndose de las impurezas en el
silicio.
3. ¿Cuál es la relación de átomos de silicio/impureza que se espera de la
producción de obleas?
Un átomo de impureza por cada 10 mil millones de silicio.
4. ¿Qué significa que el Si sea un material semiconductor?
Que tiene la capacidad de comportarse tanto como conductor como aislante,
dependiendo de su nivel de “dopaje”. Los semiconductores puros generan
cristales sin cargas libres en su estructura molecular, por lo que actúan como
aislantes. Sin embargo, si se agregan elementos que aporten cargas libres
como electrones o huecos, esta estructura molecular será capaz de conducir
electricidad. Estos elementos externos que se agregan se conocen como
agentes dopantes y al proceso de añadirlos a los semiconductores puros como
dopaje.
5. Explica el principio del dopado de Silicio en relación con los grupos
aledaños en la tabla periódica. Posteriormente, haz un diagrama que
explique un ejemplo del dopado tipo N y uno del tipo P.
El silicio crea cristales entre sus átomos debido a que en su capa de valencia
existen 4 electrones y al encontrarse con otros átomos de silicio forma un octeto
estable entre sí. Cada átomo de silicio comparte uno de sus electrones de
valencia con otros 4 átomos de silicio que a su vez le comporten uno de sus
electrones de valencia, generando una red de átomos de silicio con 4 enlaces
covalentes dobles, formando una estructura cristalina.
Para dopar al silicio se utilizan átomos que tengan 5 o 3 electrones en su capa
de valencia, ya que los que tienen 5 aportan electrones libres en la estructura
cristalina y los que tienen 3 dejan espacios para que los electrones fluyan
llamados “huecos”, que se comportan como cargas positivas.

2. El silicio se encuentra en el grupo 14 de la tabla periódica de los elementos, por
lo que aquellos átomos en el grupo 13 o 15 pueden servir como agentes
dopantes. Si se dopa al silicio con elementos del grupo 15, éste tendrá
electrones libres de carga negativa por lo que será un semiconductor tipo N. En
cambio, con elementos del grupo 13 tendrá “huecos” de carga positiva, por lo
que será de tipo P.
6. ¿Qué es un “cleanroom” y para qué se utiliza?
Cuartos especiales con un temperatura estable y control de humedad utilizados
en como cámaras para la fabricación de microchips. Estas cámaras no deben de
tener más de una partícula de polvo o impurezas por cada 10 litros de aire. Esto
ayuda a la creación de obleas silicio sin impurezas y solo dopado de forma
cuidadosa para obtener los materiales tipo P y N.
7. Explica cómo se transfiere un patrón sobre la oblea.
Las superficies de las obleas de silicio son oxidadas para crear una capa
aislante sobre ellas. Posteriormente se distribuye sobre esta capa aislante, un
material fotosensible. Luego se expone la oblea a la luz a través de máscaras
con un patrón grabado para la forma del circuito donde se dejará pasar la luz en
ciertas zonas y se bloqueará en otras, transfiriendo la geometría del circuito
hacia el material fotosensible que deja expuesta la capa aislante en las zonas
donde hubo irradiación de luz y protegiendo el resto.
8. ¿Sobre qué materiales se irradia luz y sobre cuáles se realiza un
“etching”? Haz un diagrama con cada material identificado por un color
distinto.
Se irradia luz sobre el material fotosensible o “photoresist” y se realiza el
“etching” en la capa aislante.