Un puesto de trabajo dinámico y complejo espera a sus titulados.
Los semiconductores se fabrican en equipos especializados conocidos como fábricas o fundiciones. Estas plantas de alta tecnología funcionan en entornos controlados de salas blancas, utilizando equipos avanzados y automatización industrial para ejecutar procesos complejos y especializados con estrictas medidas de control de calidad.
El sector de los semiconductores es muy competitivo y se caracteriza por la rápida evolución de las tecnologías y la brevedad de los ciclos de vida de los aparatos. Las empresas se enfrentan a una enorme presión para sacar rápidamente nuevos aparatos al mercado y mantener al mismo tiempo las normas de calidad y prestaciones. Aumentar el volumen de producción y conseguir altos rendimientos -el porcentaje de chips sin defectos en una oblea- es primordial.
Por eso, las empresas de semiconductores invierten continuamente en nuevos equipos y optimización de procesos para mantener la competitividad. Esto requiere una mano de obra altamente cualificada capaz de adaptarse a un puesto de trabajo en constante evolución, y explica por qué las empresas también invierten mucho en la incorporación de nuevos empleados y en programas de desarrollo continuo de la mano de obra.
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La técnica de automatización es el catalizador de los procesos de fabricación.
Una ojeada a las principales fases de producción y a los equipos y herramientas conexos arroja luz sobre la complejidad de la fabricación de semiconductores. La técnica de automatización industrial desempeña un papel importante en la producción, ya que estos procesos de fabricación exigen gran precisión a escala nanométrica, alta velocidad y gran volumen.
Fabricación de obleas
Todo empieza con lingotes de silicio de gran pureza, que suelen producirse en una planta de fabricación especializada mediante un proceso denominado método Czochralski y se venden a fundiciones y fábricas de semiconductores.
Durante la fabricación de las obleas, los lingotes de silicio se cortan en finas obleas circulares. A continuación, estas obleas se pulen para crear superficies lisas. Para cortar los lingotes se utilizan máquinas denominadas cortadoras con sierra, mientras que para pulir las obleas se emplean lapeadoras y pulidoras.
Oxidación
Se hace crecer una fina capa de dióxido de silicio en la superficie de las obleas de silicio. Esta capa actúa como aislamiento y ayuda en los pasos posteriores del proceso de fabricación. Para ello se utilizan hornos especiales denominados hornos de oxidación.
Fotolitografía
Este paso define la disposición del circuito en la oblea. Se aplica a la oblea un material sensible a la luz denominado fotorresistencia y, a continuación, se proyecta sobre ella un patrón mediante una máquina especial denominada fotolitografía paso a paso. Esta máquina funciona como un proyector pero con un control muy preciso. Se utilizan sistemas de alineación de máscaras para garantizar la precisión y la coherencia.
Grabado
Mediante el grabado selectivo, se elimina material de la superficie de la oblea basándose en la fotorresistencia modelada. En este paso se definen las características del aparato semiconductor. Existen distintos tipos de máquinas de grabado: las de grabado en húmedo, que utilizan soluciones químicas, y las de grabado en seco, que emplean gases o plasma.
Los procesos de fotolitografía y grabado se repiten en cada una de las capas de la oblea.
Deposición y dopado
La deposición añade finas capas de materiales sobre la superficie de la oblea para construir los circuitos y crear las características del producto deseadas. Los sistemas Chemical vapor deposition (CVD) introducen gases precursores en una cámara de reacción, donde reaccionan para formar un film fino. Los sistemas Physical vapor deposition (PVD) utilizan métodos físicos (como la evaporación o la pulverización catódica) para depositar material en la superficie de la oblea.
En la fase de dopaje, se introducen impurezas en el material semiconductor para modificar sus propiedades eléctricas. La implantación de iones es un método de dopaje habitual. Los implantadores iónicos aceleran los iones en la superficie de la oblea para implantar dopantes a profundidades específicas. Los hornos de difusión calientan la oblea en presencia de gases dopantes para difundir los dopantes en el material semiconductor.
Cableado metálico
También llamada metalización, este paso consiste en añadir capas de metal a la oblea para conectar los distintos componentes del circuito y proporcionar una vía por la que circule la corriente. Para ello se utilizan sistemas de deposición similares a los empleados en la deposición. Una vez depositado, el metal se modela mediante fotolitografía para crear los hilos.
Los componentes electrónicos como condensadores, transistores, resistencias y diodos pueden integrarse en aparatos semiconductores durante el proceso de fabricación en varias etapas, dependiendo del tipo de aparato semiconductor que se esté fabricando.
Embalaje y test
Los aparatos semiconductores se separan, embalan y prueban para garantizar su funcionalidad y seguridad. Las fijadoras de matrices unen chips individuales a sustratos de embalaje, las fijadoras de hilos conectan chips a cables de embalaje, los aparatos de encapsulación sellan chips en materiales protectores y los sistemas de test realizan pruebas eléctricas para verificar el funcionamiento de los aparatos. Las máquinas de clasificación eléctrica de chips (EDS) se utilizan para testar las características eléctricas de cada chip y clasificarlos en función de sus prestaciones.