Fabricação de Chips - Como Microchips são feitos? - Infineon (Tradução e dublagem: Matteo Reis)

a todos os chips começam com o matéria-prima muito simples areia areia é feita principalmente de dióxido de silício ou se Lica silício é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre mas só encontrado como um composto com oxigênio processos químicos e físicos complexos são necessários para garantir que os cristais de silício atendam aos altos padrões de produção que requerem os chips para converter areia de sílica em silício areia combinada com carbono e aquecido a uma temperatura extremamente alta para remover oxigênio uma série de outras etapas são necessárias para criar o produto finalizado ou seja uma

barra de silício monocristalino extremamente puro chamada de tarugo com somente um átomo de impureza para cada 10 milhões de átomos de silício tarugo de serviços são fabricados de uma faixa de diferentes diâmetros os tamanhos mais comuns são 150 200 10 milímetros wayfers ou bolachas com maiores diâmetros de oferece mais espaço para chips bolachas extremamente finas também então cortadas do tarugo de silício utilizando uma técnica especial de serragem estas bolachas são os blocos básicos de construção para a produção subsequente de chips de silício é um semicondutor isto significa que ele pode conduzir eletricidade e também atuará

como volante sua estrutura atômica se parece com isto todo o átomo de silício tem quatro elétrons externos e não a portadores de carga livre como resultado o silício puro monocristalino não é condutor a temperatura ambiente para permitir que se torne condutor pequenas quantidades de átomos específicos são adicionados como impureza EA bolacha esse jato nos de impureza devem ter um número de elétrons externos que seja um a mais ou um a menos que de silício o serviço está no 14º grupo da Tabela Periódica e significa que os elementos da 13ª ou da 15ª camada devem ser

usados nesse processo conhecido como dopagem bola e fósforo são elementos mais adequados nesses grupos eles estão muito próximos do Silício na tabela periódica e fora isso tem propriedades muito similares fósforo tem 5 elétrons externos quando inserido na rede de cristal de silício o quinto elétron de fósforo pode se mover livremente Isso significa que o cristal de silício fósforo é do tipo N condutor o oposto é isso átomos de boro tem somente três elétrons externos quando eles são introduzidos na rede de cristal de silício um elétron de silício não tem nada para se ligar isto criou

uma lacuna de elétron estas lacunas se movem livremente pelo cristal de silício como partículas positivamente carregadas tornando o material do tipo P condutor os transistores são construídos nas camadas construtivas PN que existem na bolacha dopada os transistores são as menores unidades de controle micro chips o trabalho deles é controlar as tensões e correntes elétricas e eles são de longe os mais importantes componentes dos circuitos eletrônicos cada transistor em um chip contente camadas construtivas PN feitas de cristais de silício eles também tem uma camada adicional dióxido de silício que atua como isolante e uma camada de

polissilício eletricamente condutor é aplicado no topo a cada transistor tem três terminais o do meio é ligado ao gatt que é o polissilício eletricamente condutor e se uma carga elétrica é aplicada somente os dois terminais mais externos a eletricidade não poderá fluir quando o transistor estiver bloqueado isso entretanto muda-se uma carga adicional é aplicado ao terminal do meio os elétrons da camada p seu então puxado em direção ao terminal do meio e ficam acumulados na área de fronteira entre o cristal de silício e o óxido isolante do gate é um canal Então se forma no

Gate ligando as Duas Ilhas do material n condutor os elétrons podem agora flui por esse canal e o circuito elétrico agora está fechado e desta forma o transistor pode ser chaveado entre corrente habilitado E desabilitada 101 ligado e desligado é mas como essas camadas são criados na bolacha o processo de fabricação de chips de uma bolacha começa na fase de layout e esquemático chips altamente complexo e são feitos de bilhões de transistores Integrado de conectados possibilitando a construção de circuitos sofisticados com microcontroladores e clips em uma superfície semi condutora que mede apenas alguns milímetros quadrados

de tamanho o grande número de componentes exige um processo de planejamento aprofundado isso envolve a definição da função do chips segurando suas propriedades físicas e técnicas testando suas funcionalidades e trabalhando com as conexões individuais de cada transistor ferramenta de especiais de projetos são usadas para elaborar os planos de circuitos integrados de desenvolver uma arquitetura tridimensional de camadas em sanduíche a este diagrama é transferido para máscaras fotográficas fornecendo imagens geométricas dos circuitos as máscaras fotográficas são usadas como modelos de imagem durante o processo de fabricação subsequente de chips para garantir que as estruturas microscópicas de um

chip sejam reproduzidas sem falhas ele deve ser fabricado em um ambiente livre de poeira com níveis estáveis de umidade e temperatura em outras palavras ele deve ser feito em uma sala limpa em uma sala limpa é uma sala em que não mais de uma partícula de poeira maior do que 0,5 micrômetros é permitida em cerca de 10 litros de ar e sua ainda mais limpo do que uma sala de cirurgia os sistemas de ventilação filtragem abastecimento é uma sala limpa portanto devem ser extremamente sofisticados milhões de metros cúbicos de ação circulados A cada hora e

centenas de reguladores de volume de arma tem um fluxo de ar constante funcionários nestas áreas de produção deve manter um código de vestimenta extremamente rígido não é permitido fumantes do trabalho ou usar qualquer joia ou maquiagem áreas de produção está limpa somente podem ser acessadas através de uma entrada pressurizada especial o chip são construídos em uma bolacha base cortada do tarugo de silício dependendo da sua área dezenas de milhares de chips podem ser fabricados de uma única bolacha e antes de tudo a superfície da bolacha é o que cidade em um forno de alta temperatura

operando aproximadamente mil graus Celsius para criar uma camada não condutora então usando força centrífuga o material foto resistente uniformemente distribuído nesta camada não condutiva e esse processo de revestimento que uma camada sensível à luz a bolacha é então exposta à luz através da máscara fotográfica e máquinas especiais disposição conhecidos como strippers durante esse processo áreas do tamanho de uma montanha russa da perspectiva do chip conhecida como retângulos são usadas para transferir complexos modelos geométricos do projeto do chip para bolacha de silício área exposta do modelo do chip é regida revelando a camada de óxido abaixo

a parte não resposta permanece como estava protegendo a camada de óxido e depois disso usando químicos ou plasma a camada exposta dióxido é corroído nas áreas que reagiram e com corrosão de plasma gases especiais se ligam ao substrato a ser removido na câmara de reação isso permite que camadas microscópicas sejam removidas as lacunas que foram expostas e reagidos na etapa anterior é uma vez que o resíduo falta o resistente Foi removido e a bolacha foi limpa a bolacha sofre mais oxidação pollyseeds eletricamente condutor é depositado nesta camada de isolamento e em seguida foto resistência aplicada

novamente e o wafer é exposto à luz através da máscara a foto resistência resposta é removida novamente agora o pó de silício e a fina camada de óxido são corridas essas duas camadas só permanecem intactas no centro abaixo da foto resistência é o próximo passo o processo de dopagem onde átomos de impurezas são introduzidos no silêncio exposto o instalador de onde é usado para tirar átomos de impureza no silêncio Isso muda condutividade do Silício exposto em frações de micrômetro e depois do êxito da fotos resistência tecido de escapado outra camada de óxido aplicada a bolacha

sofreu outro ciclo de aplicação de foto resistência exposição pela máscara e decapagem furos de contatos são feitos para dar certo as camadas de combustíveis possibilitando os contatos de interconexões a serem Integradas na bolacha isso é feito depositando ligas metálicas na bolacha em máquinas de depositar Dores e novamente a foto resistência as máscaras são aplicadas as tiras não respostas permanecem Como estão após o processo de corrosão providenciando um ponto de contato com as camadas subjacentes e para dar camada de isolamento acima da gente conexões o acabamento liso que se faz necessário um processo mecânico ou químico

usado para polir o acesso de material com precisão micrométrica E aí e esses processos individuais podem ser repetidos múltiplas vezes durante o processo de fabricação até que o circuito integrado esteja completo e dependendo do tamanho e do tipo do chip a bolacha vai conter qualquer coisa de dezenas de milhares de chips o Chips individuais são normalmente procurados na bolacha os chips não são alinhados o conjunto na bolacha porque pequenas partes da bolacha se estilhaçaram durante o processo de serragem uma certa quantidade de espaço conhecido como linha de marcação é sempre deixada entre os tipos individuais

as estruturas de teste também são Integradas no espaço entre os chips e usadas para coletar medições de imediatamente após a produção essas estruturas tecnológicas são destruídas durante o processo de serragem é a área do chip resultantes geralmente varia entre 1 milímetro quadrado e alguns centímetros quadrados e o estágio final de fabricação é a montagem aqui os chips individuais são colocados no encapsulamento e os terminais são conectados e o resultado é um dispositivo semicondutor finalizado que pode ser montado em placas de circuito usando diferentes tipos de terminais mais de 1.000 contatos de conexão fazer ser feitos

aqui estão um exemplo de encapsulamento de semicondutores da feitos encapsulamento de especiais mais largo são utilizados para semicondutores de potência destinados a aplicações como trens carros elétricos painéis Solares turbinas de Vento este semicondutores de potência são projetados para a chave a corrente elétrica de até várias centenas de amperes e tensões na casa dos milhares o chefe a nestes níveis geral altas temperaturas e este calor deve ser dissipado viárias resfriamento Integradas no encapsulamento aqui você pode ver semicondutores de potência completamente capsulados as tecnologias de ponta são usadas para testes em cada etapa do processo de fabricação

para garantir Os mais altos níveis de qualidade no rendimento dos chips os pesquisadores de desenvolvedores usam microscópios eletrônicos para repetidamente checar o chips em diferentes pontos do processo de produção e se compararmos a microeletrônica de hoje com cabelo humano nós poderemos ver conta e que nos esses dispositivos são e o equipamento usado para check-out componente de analisar os defeitos de igualmente preciso esses de Altos níveis de precisava qualidade são essenciais para cada estágio do fluxo de trabalho da produção do tarot de silício da fabricação na sala limpa até o controle de qualidade a fim de

entregar esses minúsculos blocos de construção que tem um grande Impacto nas nossas vidas hoje e no futuro Afinal a demanda por soluções inovadoras de semicondutores está aumentando o que torna a vida mais fácil segura e ecológica por tecnologia que faz mais consome menos e está disponível a todos a microeletrônica é a chave para um futuro melhor é muito obrigado por ter me visto vídeo até aqui é desde já aviso que quem produziu o material desse vídeo não fui eu e são vídeo da infinito em inglês no original que explica com microchips são feitos e o

sua filha tradução EA dublagem desse vídeo Se quiserem ver original em inglês eu vou deixar o link aqui na descrição e eu sugiro a produção mesmo para fazer a divulgação tecnológica é me perdoem se eu cometer qualquer erro de tradução na parte da dublagem seu cliente qualquer erro pode comentar aí que eu vou tentar corrigir mais prontamente possível também se gostaram do vídeo podem comentar pode compartilhar se inscrever no canal que ficaria muito grato e não mas muito obrigado e até a próxima