Como Chips são Fabricados

Fotolitografia (Cont.)

A primeira coisa que é feita no wafer “virgem” é a aplicação de dióxido de silício (SiO2), através da exposição do wafer a gás e calor extremo. Este processo é similar a forma como os metais enferrujam-se quando molhados, mas este processo acontece de maneira bem mais rápida.

No passo seguinte, o wafer é coberto por uma substância fotossensível, que é solúvel quando exposta à luz ultravioleta. A primeira máscara é aplicada e o wafer é exposto à luz ultravioleta. A parte “mole” da substância fotossensível é removida usando solvente e então partes da camada de dióxido de silício que foi revelada é removida em um processo chamado etching. O resto da camada fotossensível é removido, então temos agora o wafer com uma camada de dióxido de silício com a mesma forma da primeira máscara.

Uma outra camada de dióxido de silício é aplicada no wafer e uma camada de polisilício é aplicada por cima. Em seguida uma outra camada de substância fotossensível é aplicada. A segunda máscara é aplicada e o wafer é exposto à luz ultravioleta novamente. A parte “mole” da camada fotossensível é removida usando solvente e então as partes da camada de polisilício e de dióxido de silício que foram reveladas são removidas usando o processo chamado etching. O resto da camada fotossensível é removido e agora temos o wafer com uma camada de dióxido de silício com a mesma forma da primeira máscara e em cima dela uma camada de polisilício e de dióxido de silício com a mesma forma da segunda máscara.

Após esses passos, um processo chamado dopagem (ou ionização) acontece. Aqui áreas expostas do wafer são bombardeadas com vários íons, para alterar a forma como essas áreas conduzem eletricidade. As áreas expostas serão transformadas em semicondutor do tipo P (carga positiva) ou o tipo N (carga negativa), dependendo do produto químico usado: fósforo, antimônio e arsênico são geralmente usados para criar semicondutores do tipo N, enquanto que bromo, índio e gálio são geralmente usados para criar camadas de semicondutor P. O empilhamento de camadas com materiais do tipo P e N é que criarão os transistores.

O processo de aplicação das camadas e máscaras é repetido, seguindo o layout da próxima máscara. Um metal é então aplicado ao wafer, preenchendo eventuais buracos que foram criados para fazer a conexão elétrica entre as camadas. Um outro processo de aplicação de máscara e remoção (etching) são feitos e as conexões elétricas são estabelecidas.

Este processo é repetido novamente até o chip ficar pronto, isto é, até que todas as máscaras sejam aplicadas. O processo de fabricação exato e número de camadas depende do componente sendo fabricado. Por exemplo, um processador Pentium 4 usa 26 máscaras e 7 camadas de metal.

Figura 3: Transistores contruídos dentro do chip e as conexões metálicas entre eles.

Figura 4: Wafer com processadores Pentium 4 após o processo de fabricação.

Os chips no wafer são então testados e o wafer é enviado para o próximo passo no processo de fabricação, onde os chips são cortados, recebem seus terminais e são encapsulados. Após isso, eles são testados, rotulados e vendidos.