Universidad Abierta Interamericana

Presentación del tema: "Universidad Abierta Interamericana"— Transcripción de la presentación:

1 Universidad Abierta Interamericana
Electromagnetismo y Estado Sólido II Fabricación de Semiconductores Giordano, Gustavo. Palma, Claudio R. Trinidad, Walter

2 Fabricación de Semiconductores Introducción
El circuito integrado de silicio es un dispositivo de diminutas dimensiones constituido por millones de transistores. El descubrimiento del efecto transistor por Schockley, Bardeen y Brattain marcó un punto de inflexión en la evolución de la electrónica. Aparece la técnica planar en 1957 de la mano de Jean Hoerni. Desde la aparición del primer circuito integrado, año tras año se ha ido mejorando el proceso de fabricación.

3 Fabricación de Semiconductores Introducción
El proceso que hoy en día se utiliza para construir circuitos integrados está basado en la técnica planar. Las condiciones de fabricación de un chip son muy estrictas. Su realización se lleva a cabo en las así conocidas “salas blancas”.

4 Fabricación de Semiconductores Diseño
En el caso de semiconductores, el circuito está diseñado usando técnicas de modelado de computadoras. Se selecciona el equipo de fabricación y se determinan las condiciones de operación. Tratamiento del Cristal Silicio El silicio es el material básico a partir del cual se construyen los circuitos integrados. Los pasos para conseguir este material (Silicio de 8 Nueves) son: Reducción de SiO2. Obtenemos el Silicio en estado líquido, aunque es bastante impuro. Cloración. Tras este proceso obtenemos un Silicio de 6 Nueves.

5 Fabricación de Semiconductores Tratamiento del Cristal Silicio
Reducción del tricloro de silano (SiHCl3). Se obtiene un Silicio de 8 Nueves, pero aún es policristalino y aún no nos sirve. Método de Czochralski. El siguiente paso es cristalizar el silicio Refinamiento por Zonas. En este paso se consigue un Silicio Monocristalino de gran pureza. Una vez obtenido el Lingote de silicio se corta en obleas de unos mm de grosor. Los pasos a seguir para obtener las obleas son: Torneado del Lingote. Se elige el diametro final que tendran las obleas. Rectificado del Borde. Corte de las obleas.

6 Fabricación de Semiconductores Tratamiento del Cristal Silicio
“Lapping” o pulido superficial de las Obleas con Abrasivos. Biselado de los bordes. “Etching” o Limpieza por Ataque Quimico Pulimento Especular. Se va realizando un pulido cada más fino Eliminación Quimica de Residuos. Decapado Pre-epitaxial.

7 Fabricación de Semiconductores Los Primeros Estratos
Una vez que disponemos de la capa de Si puro, se van depositando sobre ella diferentes capas de materiales con una misión diferente. La primera es un denso óxido (normalmente SiO2) que sirve de aislante eléctrico y de proteccion contra impurezas externas. Esta primera capa se logra mediante el proceso que se conoce con el nombre de Oxidación térmica o difusión térmica. Después aplicaremos una fina capa de un material fotorresistivo, que es fundamental en el proceso de mascarado.

8 Fabricación de Semiconductores Fotolitografia
Es el proceso que consiste en grabar el circuito deseado en la oblea de silicio. Este proceso consta de varias partes: Depositar una capa de material fotorresistivo sobre la oblea. Iluminar ésta imponiendo un patrón con zonas opacas y transparentes entre ella y la luz, de manera que el circuito diseñado, que tiene la forma del patrón o máscara, queda grabado en la oblea. Eliminar los restos de la capa inicial. De esta manera disponemos ya de la oblea, con sus porciones aislantes (cubiertas de óxido) y las conductoras (las faltas de óxido).

9 Fabricación de Semiconductores Fotolitografia

10 Fabricación de Semiconductores Adición de Estratos
Posteriores pasos de litografía y grabación, se van depositando nuevo materiales en el chip. Entre estos materiales se encuentran conductores metálicos de aluminio y tungsteno, polisilicio y otros óxidos diversos entre los cuales no falta el SiO2. Sobre cada estrato se crea por litografiado y grabación una configuración de regiones conductoras y no conductoras. El conjunto de estas regiones definen el chip. Pero éste aun no posee ningún dispositivo electrónico: para acabar de definir bien su funcionamiento se necesita un ajuste más fino: el dopado.

11 Fabricación de Semiconductores Dopado
Añadir impurezas químicas voluntariamente para obtener distintos comportamientos eléctricos Semiconductores tipo P y Tipo N Métodos utilizados Difusión Implantación iónica

12 Fabricación de Semiconductores Dopado - Difusión
Etapas del proceso Depósito de impurezas Drive-In, colocación de impurezas dentro de la oblea Inconvenientes Difusión lateral Impresición en uniones p-n muy finas Poco control de dopaje Consecuencias Límite en las dimensiones de trabajo Efectos que alteran la conducción

13 Fabricación de Semiconductores Dopado - Implantación iónica
Etapas del proceso Ionización, Aislamiento y separación Aceleración, Colimación y Bombardeo Beneficios Proceso repetible Rangos de aplicación conrolados Gran control del dopaje Consecuencias Permite dimensiones mucho mas pequeñas Conducción ampliamente controlada Necesidad de Recristalización

14 Fabricación de Semiconductores Pasos finales
Metalización Evaporación Pulverización Eliminar defectos en la aleación Pasivación. Vaporización de la oblea con Óxido de Silicio como aislante Interconexiones. Aluminio como elemento de contacto eléctrico Ensamblaje. Protección de choques y ambiente externo