TECNICAS DE FABRICACION DE SEMICONDUCTORES Ing. Christian Aldaco Ariana Ortiz Dario Lopez Sergio Avalos Felipe Cedillo Rebeca De la Rosa Instituto Tecnológico de Saltillo

Proceso mediante el cual se crea un dispositivo semiconductor. FABRICACION DE SEMICONDUCTORES Proceso mediante el cual se crea un dispositivo semiconductor. Mediante el uso de material semiconductor intrínseco. Generalmente Silicio Instituto Tecnológico de Saltillo

El proceso completo de fabricación toma de 6 a 8 semanas. Se realiza en instalaciones sumamente Especializadas Son llamadas ‘Fabs’ Instituto Tecnológico de Saltillo

CONTROL DE CONTAMINACION EN ‘FABS’

TIPOS CONTAMINACION Partículas: Objetos que se adhieren a la superficie de las obleas. Impurezas Metalicas. Contaminantes Organicos: Lubricantes o Bacterias. Estatica. Instituto Tecnológico de Saltillo

Control de Contaminación Uso de Robots para el transporte de Obleas Filtros de Aire Uso de Ropa Antiestática Habitación Sin Estática Instituto Tecnológico de Saltillo

Categorías de Procesos Deposición * Proceso que crezca o genere capas. Retiro * Proceso en que se quita el material de la oblea en forma de granel. Modelar * Procesos que alteran la forma existente de los materiales depositados. Modificación Características Eléctricas * Dopado del semiconductor Instituto Tecnológico de Saltillo

PREPARACION DE OBLEAS

Agregar Cristales de Si en horno. Se mezclan y se funden. Mediante Rotación Se enfría Se obtiene un lingote Se retira la molienda Se rebana el lingote A la rebanada se le conoce como oblea Se da un acabado a los bordes y son refinadas Se aplica Polish Se inspecciona la Oblea Sirve como base para la fabricación del semiconductor Instituto Tecnológico de Saltillo

METODO DE CZOCHRALSKI

Mediante un Cristal Semilla Procedimiento para la obtención de lingotes monocristalinos Mediante un Cristal Semilla Uso de materiales tipo P (Boro, Indio o Galio) Uso de materiales tipo N (Fosforo, Arsénico o Antimonio) Obtención de obleas destinadas a la fabricación de transistores y circuitos integrados. Instituto Tecnológico de Saltillo

Coloca el Si puro y se calienta hasta fundirlo Se añaden impurezas tipo P o N Se introduce la semilla Se gira, mediante los giros comienza a formarse Se obtiene lingote puro Instituto Tecnológico de Saltillo

MECANICA QUIMICA DE PLANARIZACION

Proceso de Acondicionamiento de la Superficie Uso de mezcla de químicos para pulir la superficie de la oblea Puede ser considerado como un hibrido de ataque químico y pulido Instituto Tecnológico de Saltillo

PREPARACION DE OBLEAS

OXIDACION TERMICA Seca Húmeda

Obtención de la Oblea con Oxido Obleas de Si Sometidas a una Limpieza Rigurosa Montan en Carrete de Cuarzo Carrete se introduce en un tubo de Cuarzo Se sitúa dentro de un Horno Puede ser Vertical / Horizontal Entre 850°C y 1100°C Se calienta el Horno por Resistencia Se aplica 𝑂 2 o 𝐻 2 𝑂 según tipo de Oxidación Tiempo Obtención de la Oblea con Oxido Instituto Tecnológico de Saltillo

Mas Lento 1200°C OXIDACION SECA Oxigeno Puro Oxido de Mayor Calidad Menos Defectos Oxido de Mayor Calidad Instituto Tecnológico de Saltillo

Vapor de Agua Mas Rápido 900°C a 1000°C OXIDACION HUMEDA Mayores Defectos Vapor de Agua Instituto Tecnológico de Saltillo

USOS La capa de Oxidación Instituto Tecnológico de Saltillo Usa como Aislante para separar dos dispositivos Como Mascara en otros Procesos Separar dos Capas de materiales Conductores Instituto Tecnológico de Saltillo

DEPOSICION Química Física

Deposición Química de vapor (CVD) Presión atmosférica Baja presión Deposición Química de vapor (CVD) Pulverización catódica Crecimiento epitaxial por haces moleculares Deposición Física de vapor (PVD)

DEPOSICION QUIMICA DE VAPOR Instituto Tecnológico de Saltillo DEPOSICION QUIMICA DE VAPOR UNO Las obleas de silicio se introducen en un recipiente sobre un soporte de grafito. DOS En el recipiente se introduce la fuente gaseosa, típicamente tetracloruro de silicio SiCl4 y se calienta a una temperatura de 1200 ºC. TRES Finalmente queda una capa de polisilicio sobre la oblea.

DEPOSICION FISICA DE VAPOR Instituto Tecnológico de Saltillo DEPOSICION FISICA DE VAPOR UNO El dopante se introduce a la vez que el semiconductor en la mezcla gaseosa DOS Como dopante tipo p se utiliza el diborano B2Cl4, mientras que la arsina AsH3y la fosfina PH3 se utilizan como dopantes tipo n. TRES Finalmente queda el crecimiento de múltiples capas monocristalinas con espesores atómicos

METALIZACION

Se evapora el metal con calor a depositar en una cámara de alto vacío Se cristalisa en la superficie de la oblea al enfriarse Instituto Tecnológico de Saltillo

TECNICAS PARA EVAPORAR UN METAL

Instituto Tecnológico de Saltillo P U T E R I N G El material a depositar se carga negativamente al bombardearlo con iones positivos Los átomos de Al desprendidos se dirigen y depositan sobre al oblea

Instituto Tecnológico de Saltillo 1 2 Filamento de tungsteno. De cada espira del filamento se cuelga un pequeño trozo de aluminio. En un crisol de nitruro de boro se calienta el Al mediante inducción RF. 3 Filamento suministra un haz de electrones, son acelerados por un campo eléctrico y conducidos hacia la superficie del metal donde al chocar producen la evaporación del metal.

FOTOLITOGRAFIA

Limpiar superficie de oblea Su proceso es Limpiar superficie de oblea Aplicación de fotorresistencia Retícula alineada con oblea Aplicación de Rayos Ultravioleta Crear patrones Inspección de calidad Se limpia, hornea para eliminar humedad Instituto Tecnológico de Saltillo

Instituto Tecnológico de Saltillo Previo al proceso de fotolitografia se puede usar aerosol o vapor para promover la adhesión de la fotorresistencia a la superficie de la oblea.

GRABADO

Grabado Grabado Seco Grabado Humedo Uso de Medios químicos o físicos. Instituto Tecnológico de Saltillo Grabado Eliminación de Materiales Innecesarios en la superficie de la oblea. Uso de Medios químicos o físicos. Grabado Humedo Grabado Seco

P A R M E T O S Tipo de Cambio Perfil Sesgo Selectividad Instituto Tecnológico de Saltillo Velocidad a la Cual se extrae el material. Forma de la pared lateral de la función de grabado.   Medida del cambio en el tamaño de la característica después del grabado.  P A R M E T O S Tipo de Cambio Perfil Sesgo Forma más rápida graba una película de otra película. Selectividad

Uniformidad Residuos Formación Polímero Plasma Instituto Tecnológico de Saltillo Capacidad del proceso para grabar de manera uniforme en toda la superficie.  El material no deseado que queda en la oblea.  Una película depositada sobre las paredes laterales para evitar grabado lateral.  Daños a equipos sensibles en la superficie de la oblea. Uniformidad Residuos Formación Polímero Plasma

GRABADO EN SECO

Es método principal de grabado. Instituto Tecnológico de Saltillo Es método principal de grabado. Inconvenientes: Poca Selectividad y Control Extremo. Puede ser: Química o Física.

Silicio: Aislamiento del dispositivo. Aplicaciones en Seco Dieléctrica: Oxido. Silicio: Aislamiento del dispositivo. Metal: Aleación de Aluminio, grabado para el cableado de interconexión. Instituto Tecnológico de Saltillo

GRABADO HUMEDO

Ha sido remplazado en gran medida por el grabado en seco. Instituto Tecnológico de Saltillo Ha sido remplazado en gran medida por el grabado en seco. Se basa en tiras de química húmedas. Aun se usa para eliminar capas, como fotosensible o como mascara de nitruro de silicio.

PROCESO DE GRABADO

IMPLANTACION IONICA

Instituto Tecnológico de Saltillo Dopaje de la oblea. Principalmente por la implantación de iones. El método de dopaje precoz fue la difusión térmica.

PROCESOS DE DOPAJE

Movimiento de un Material a Través de Otro. Instituto Tecnológico de Saltillo DIFUSION De una región de mayor concentración a una región de menor concentración. Movimiento de un Material a Través de Otro. Tres Pasos: 1.Predeposicion 2.Drive In 3.Activacion

SUBSISTEMAS DE IMPLANTACION DE IONES Instituto Tecnológico de Saltillo SUBSISTEMAS DE IMPLANTACION DE IONES Ion Fuente. Donde se generan los iones. Analizador de Iones. Los iones positivos se recogen en una viga. Aceleración de Columna. Los iones positivos son acelerados en campo eléctrico. Sistema de Exploración. El haz de iones se explora a través de toda la oblea. Cámara de Proceso. Donde se realiza la implantación de iones.

Semiconductor Manufacturing Technlology BIBLIOGRAFIA Semiconductor Manufacturing Technlology (Michael Quirk & Julian Serda)

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