Fabbricazione dei circuiti integrati
I circuiti integrati sono parte dell’elettronica attuale, e vengono utilizzati per diversi scopi.
La conduzione elettrica si produce quando l’attrazione fra due dei componenti degli atomi( i protoni e elettroni)è sufficientemente debole, perché questi ultimi possono muoversi liberamente all’interno della materia. Questa proprietà caratteristica di ciascun materiale è detta “CONDUTTIVITA’”,è indica la facilità degli elettroni a essere trasportati. Se a un certo materiale si applica una tensione elettrica, quanto maggiore è la conduttività tanta più corrente di elettroni viene prodotta. Ci sono materiali come il Rame, che sono grandi conduttori di corrente, mentre altri come le plastiche che non sono affatto conduttori di corrente, anche se viene loro applicata una grande tensione elettrica. I primi sono chiamati materiali conduttori, mentre i secondi, materiali isolanti; fra i conduttori e gli isolanti esiste un altro grande gruppo, quello dei materiali semiconduttori, che sono caratterizzati dal fatto di condurre corrente in certe condizioni di polarizzazione. I materiali semiconduttori hanno struttura a cristalli: gli atomi del materiale formano figure geometriche perfettamente definite, in base alle quali si classificano i cristalli. Questi materiali allo stato puro, sono però dei pessimi conduttori; la conduttività elettrica in un semiconduttori dipende non soltanto dal numero di elettroni liberi disponibili, ma anche dalla conduzione a buche. Quindi, se si toglie un elettrone ad un atomo, resta un vuoto di carica elettrica negativa; questi spazi vuoti rappresentano una carica elettrica positiva chiamate BUCHE.
PROCESSO DI FABBRICAZIONE CI
In un semiconduttore a temperatura ambiente, sono pochissime le cariche libere che consentono il trasporto di corrente. Mediante l’inserimento nel material semiconduttore di atomi di un'altra specie, detti impurità, si aumenta notevolmente la conduttività del semiconduttore. Se in un cristallo di Silicio si sostituisce un atomo di silicio con uno di boro, il cristallo ottiene una buca in più. Il silicio come semiconduttore ha proprietà uniche che hanno reso possibile l’attuale microelettronica; prendendo come base una lamina di silicio, si realizza una serie complessa di processi chimici-fisici o termici per ottenere un determinato circuito integrato. Si parte dalla comune sabbia da spiaggia; grazie a diverse tecniche chimiche di estrazione, si ottiene silicio policristallino che viene utilizzato come base per la fabbricazione di grandi cristalli cilindrici di silicio. Dopo diversi processi di taglio e pulitura si ottengono le lamine di silicio, che non sono altro che le piastrine principali dove si realizza una circuito integrato. La seconda serie di processi ha come obiettivo la fabbricazione di un circuito integrato mediante silicio. Una volta fabbricato ilo circuito, si rende necessaria una sua verifica all’interno della lamina; i circuiti che non superano le prove di controllo vengono scartati nei processi produttivi. I processi di taglio e packaging dei circuiti, consentono di avere il circuito pronto alla vendita, e quindi al suo utilizzo, in un normale processo completo di fabbricazione, viene scartato soltanto il 5% dei circuiti. Possiamo totalizzare che in una lamina spessa 20 cm si possono fabbricare oltre 300 circuiti, che in una stessa sequenza si elaborano contemporaneamente da 50 a 100 lamine; ecco perché il costo degli attuali circuiti elettronici è abbastanza accessibile.
PROGETTAZIONE E GENERAZIONE DI MASCHERE
Prima di cominciare il processo di fabbricazione in se stesso, si deve definire la funzione specifica che dovrà svolgere il circuito; quindi si realizza il progetto per blocchi funzionali, in modo che il circuito possa svolgere la sua funzione. Tale progetto si realizza con le porte logiche(visti nell’articolo precedente scritto). Una volta specificata la tecnologia che si intende utilizzare, da ciascun porta o circuito logico di base si ottiene il circuito schematico in cui appaiono i transistor, le resistenze e tutti gli altri elementi del circuito, con le corrispondenti linee di connessione. Il terzo passaggio (tracciato del circuito/layout) consiste nel trasportare ciascun componente individuale del circuito, quali resistenze, transistor ecc, alle sue dimensioni finali. Il Layout è un processo molto complesso, e per la sua realizzazione si impiegano sistemi di progettazione assistita dal computer (CAD). nel layout si indicano le diverse forme geometriche, su cui si realizzerà ciascuno dei processi tecnologici. In vari passaggi della fabbricazione di un CI è necessario aggiungere sottili strati di materiali sulla superficie della lamina; tali strati possono essere costituiti da materiali isolanti, semiconduttori o conduttori. Come maschera di drogaggio, gli strati di silicio a contatto con l’ossigeno, si utilizzano nei processi di diffusione e impianto; tali processi sono consentiti solo nelle aree non protette. Lo strato di ossido trattiene al suo interno tutte le impurità che non raggiungono le zone aperte.
