Dentro un Circuito Integrato: I Mattoni di un Microchip
Un IC è una città microscopica costruita su un wafer di silicio. Ecco gli essenziali "edifici" e "strade".
Substrato ed Epitassia
- Wafer: Silicio monocristallino (il più comune), GaAs, SiC, ecc.
- Strato epi: Regione leggermente drugata dove si formano i dispositivi attivi.
Drugaggio: Creazione di Regioni N e P
- Impianto ionico + ricottura → regioni source/drain, well, canale.
Dispositivi Attivi
- MOSFET (CMOS): Interruttori e amplificatori — miliardi per chip.
- BJT: Analogica di precisione, bandgap, BiCMOS ad alta velocità.
- Diodi: Clamp ESD, tap di substrato, raddrizzatori.
Strutture Passive
- Resistenze: Policristallino, diffuse, pellicola sottile (NiCr, TaN).
- Condensatori: MIM (metallo-insulatore-metallo), MOSCAP, condensatori di bordo.
- Induttori: Spirale metallica su strati superiori (RFIC).
Stack di Interconnessioni (Le "Strade")
- Molti strati metallici (Cu, dual-damascene) separati da dielettrici a bassa κ.
- Via e contatti collegano gli strati.
- Metallo spesso superiore per distribuzione potenza/orologio e bump/pad.
Isolamento e Incapsulamento
- STI (Shallow Trench Isolation) tra dispositivi.
- ILD (Inter-Layer Dielectric) tra strati metallici.
- Package: wire-bond, flip-chip, BGA, chiplet/impilamento 3D.
Ogni funzione — logica, memoria, RF, potenza — emerge da come questi elementi sono disposti e collegati.