El precio y la calidad de la c¨¢mara digital dependen de las caracter¨ªsticas del sensor

El sensor de una c¨¢mara fotogr¨¢fica digital es la parte m¨¢s importante y m¨¢s compleja de todos sus componentes. Es su coraz¨®n. De ¨¦l depende la calidad de la c¨¢mara y, por supuesto, su precio. Recientemente, Ciberp@¨ªs visit¨® una de las principales f¨¢bricas de sensores del mundo, en Sendai, Jap¨®n, propiedad de la compa?¨ªa Fujifilm.

Entrar en cualquiera de las cuatro plantas del complejo de Sendai es como cruzar el santa sanctorum del templo fotogr¨¢fico digital. El trabajo aqu¨ª es de 24 horas al d¨ªa, siete d¨ªas a la semana. La cadena de montaje no se para nunca. Cada mes salen de aqu¨ª 700.000 c¨¢maras digitales.

El m¨¢s importante de los cuatro complejos est¨¢ dirigido por Kazukiyo Tamada. A sus ¨®rdenes trabajan m¨¢s de 300 ingenieros, que se encargan del dise?o, los circuitos, las ¨®pticas, los chip, los sensores CCD y el montaje final de las c¨¢maras, impresoras, flash y la creaci¨®n de los sensores para tel¨¦fonos m¨®viles.

El proceso de fabricaci¨®n de un sensor es complejo. Su principal componente es el mineral m¨¢s abundante de la Tierra, el silicio, simple arena. Sin embargo, el proceso es tan complejo que m¨¢s de la mitad de los sensores son rechazados por defectuosos. "S¨®lo 10 de cada 24 sensores de una oblea pasan todas las pruebas de calidad", explica Tamada.

Sensor versus pel¨ªcula

El sensor es el sustituto de la pel¨ªcula fotogr¨¢fica: el encargado de recibir toda la luz (en forma de proyecci¨®n de la imagen desde el objetivo) y de transformarla en impulsos el¨¦ctricos. Luego, estos impulsos el¨¦ctricos son procesados y transformados en informaci¨®n digital (unos y ceros) y guardados como un archivo de datos.

Toda la fotograf¨ªa digital se basa en este principio de conversi¨®n de las im¨¢genes (anal¨®gicas) en datos (digitales). Y el mayor esfuerzo siempre est¨¢ enfocado al sensor. Son sus caracter¨ªsticas -n¨²mero y tama?o de los p¨ªxeles- los que diferencian y encarecen una c¨¢mara digital.

"La tecnolog¨ªa es muy sofisticada, s¨®lo en manos de unos cuantos y se utilizan procesos de fabricaci¨®n casi id¨¦nticos a los de un chip", explica Tamada. En ambos casos, se parte de una oblea de silicio de unos 15 cent¨ªmetros de di¨¢metros a la que se somete a m¨²ltiples bombardeos de productos qu¨ªmicos y gaseosos en hornos a alta temperatura, y al fotograbado de circuitos, entre otras muchas acciones.

El primer paso es limpiar el silicio de impurezas, trat¨¢ndolo con productos qu¨ªmicos. Despu¨¦s se introduce en una c¨¢mara aislada con gas arg¨®n y se calienta hasta su grado de fusi¨®n. El proceso se realiza en las llamadas "salas limpias", clasificadas por el n¨²mero m¨¢ximo de part¨ªculas mayores de 0,12 micras que puede haber en 0,028 metros c¨²bicos de aire.

"En un eje giratorio se coloca un cristal de silicio cristalino para que entre en contacto con el que se acaba de fundir, al mismo tiempo que gira", comenta Tamada. "El resultado es la formaci¨®n de un lingote cil¨ªndrico de silicio de hasta dos metros de largo y unos 300 mil¨ªmetros de di¨¢metro. De este lingote se cortan las obleas -0,725 mil¨ªmetros- que dar¨¢n lugar a los sensores. Para estos cortes tan precisos se utilizan unas hojas recubiertas de polvo de diamante. Una vez cortada la oblea hay que pulir la superficie con una emulsi¨®n abrasiva hasta que quede lisa como un espejo.

A partir de este momento el proceso consiste en ir a?adiendo y eliminando capas fin¨ªsimas de materiales conductores, aislantes y semiconductores hasta completar un s¨¢ndwich que puede llevar cientos de capas.

En la primera capa se crea ¨®xido de silicio en un horno de ox¨ªgeno a m¨¢s de 1.000 grados cent¨ªgrados. La temperatura es uno de los factores que m¨¢s influye en esta etapa, lo mismo que el tiempo. Cuanto m¨¢s tiempo y m¨¢s temperatura, mayor grosor de la capa de ¨®xido.

Otro de los pasos es la fotolitograf¨ªa: la proyecci¨®n de una imagen mediante luz ultravioleta de baja longitud de onda sobre la oblea a la que se ha recubierto previamente con un l¨ªquido fotoresistente sensible a la luz parecido a una pel¨ªcula fotogr¨¢fica. Se revela y se elimina la parte que no qued¨® protegida de la luz.

La ionizaci¨®n permite alterar las propiedades de conductividad de la oblea. Mediante un implantador i¨®nico se la bombardea hasta que estos quedan incrustados en su superficie.

Las ¨²ltimas capas se depositan por distintos sistemas, bombardeo at¨®mico, fundici¨®n y evaporaci¨®n, o se somete a la oblea a un vapor de gas a presi¨®n. Estas capas han de tener una precisi¨®n de una fracci¨®n de micra (la cent¨¦sima parte del espesor de un cabello humano).

Por ¨²ltimo, hay que cortar la oblea en los distintos sensores o chip que contiene. Una operaci¨®n tan delicada que suele malograr m¨¢s de la mitad de ellos. En una oblea se pueden obtener dos sensores de 4,5 por 6 cent¨ªmetros empleados en los respaldos de c¨¢maras profesionales, o 24 sensores de 6 megap¨ªxeles o 200 de 1 megap¨ªxel para los tel¨¦fonos m¨®viles.