Los microchips, también conocidos como circuitos integrados o semiconductores, son una parte fundamental de la tecnología moderna. Están presentes en dispositivos cotidianos como teléfonos móviles, computadoras, automóviles y electrodomésticos inteligentes, permitiendo que funcionen con una precisión y eficiencia asombrosas. Detrás de estos pequeños componentes existe un proceso de fabricación extremadamente complejo y preciso, que combina ciencia, ingeniería y tecnología avanzada para producir microchips cada vez más pequeños y potentes. La fabricación de microchips comienza con la obtención de un material base llamado oblea de silicio. Las obleas son discos delgados y perfectamente pulidos hechos a partir de silicio, un elemento abundante en la corteza terrestre.
El silicio es un semiconductor, lo que significa que puede conducir electricidad en ciertas condiciones, una propiedad que es vital para crear circuitos electrónicos. El primer paso para producir una oblea de silicio de alta pureza es el proceso de cristalización. A partir del silicio puro en forma sólida, se crea un cristal único y perfecto cuyo eje longitudinal servirá para cortar discos delgados llamados obleas. Estas obleas deben ser extremadamente uniformes y libres de imperfecciones para asegurar el correcto funcionamiento del microchip. Después de preparar la oblea, comienza el proceso de fabricación de los circuitos.
Este proceso se lleva a cabo en salas blancas, ambientes controlados donde la limpieza y la ausencia de polvo son cruciales, ya que incluso una pequeña partícula puede arruinar un chip. La técnica fundamental para crear los patrones del circuito integrado en la oblea es la litografía fotográfica. Esta técnica consiste en aplicar una capa fotosensible llamada fotoresiste sobre la superficie de la oblea. Posteriormente, se proyecta luz ultravioleta a través de una máscara que contiene el diseño del circuito. La luz modifica las propiedades del fotoresiste en ciertas áreas, lo que permite que las zonas expuestas se disuelvan posteriormente en un revelador, dejando el patrón del circuito en la oblea.
Después de crear el patrón con el fotoresiste, la oblea pasa por procesos de grabado químico o con plasma para eliminar el silicio expuesto y dar forma a las estructuras necesarias, como transistores, puentes y otros componentes del chip. Este proceso se repite múltiples veces, aplicando diferentes capas de materiales conductores, aislantes y semiconductores, creando una estructura tridimensional extremadamente compleja. Una parte crucial en la fabricación de microchips es la implantación iónica y dopaje. Estos procesos consisten en introducir impurezas controladas en el silicio para modificar sus propiedades eléctricas. Este paso es responsable de crear las zonas tipo P y tipo N dentro del semiconductor, fundamentales para el funcionamiento de dispositivos como transistores.
A lo largo de todo el proceso, se utilizan técnicas de deposición para agregar capas de metales conductores, como aluminio o cobre, que forman las conexiones eléctricas entre diferentes elementos del circuito. Las capas aislantes, por otro lado, protegen y separan las distintas partes del circuito, evitando interferencias eléctricas. Uno de los grandes desafíos en la fabricación de microchips es la miniaturización constante. La ley de Moore predice que la cantidad de transistores en un microchip se duplica aproximadamente cada dos años, lo que requiere subir la capacidad de los procesos a niveles nanométricos. Esto ha impulsado avances en tecnología de litografía y materiales para mantener este ritmo y aumentar la capacidad y velocidad de procesamiento.
Tras completar todos los procesos de fabricación, las obleas se someten a pruebas exhaustivas para detectar defectos. Aquellos chips que pasan las pruebas son cortados de la oblea y encapsulados para protegerlos y permitir su conexión en dispositivos electrónicos. El encapsulado es otra etapa importante que involucra colocar el chip en un contenedor que lo protege del ambiente externo y facilita su integración en placas de circuitos. Existen diferentes tipos de encapsulado que varían según el tipo de chip y su uso final. Finalmente, los microchips se someten a pruebas finales de funcionamiento y calidad antes de ser distribuidos para su incorporación en productos tecnológicos.
