Circuitos integrados Ricardo Celis
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El documento describe el proceso de fabricación de circuitos integrados. Se comienza con la extracción de un lingote de silicio mediante el proceso Czochralski para obtener obleas circulares de silicio. Luego se deposita una capa de dióxido de silicio sobre la superficie mediante oxidación térmica. A continuación, se introducen impurezas mediante difusión térmica o implantación iónica para dopar selectivamente zonas de la oblea. Finalmente, se deposita una capa de aluminio sobre toda la superficie y se definen las cone
Circuitos integrados Ricardo Celis
- 1. Centro DE BACHILLERATO TECNOLÓGICO AGROPECUARIO No. 109 “Submodulo 1 y 2” “Proceso de Fabricación de Circuitos integrados” Facilitador: Ing. Josué Arreortua Martínez Alumno: Ricardo Celis López Especialidad: Téc. en Informática II Semestre
- 2. Un fino cristal de silicio se sujeta a una varilla y se introduce en un crisol con silicio fundido al que se han añadido impurezas aceptadoras. Se retira muy lentamente en condiciones muy controladas la varilla del silicio fundido. A medida que se va extrayendo se va formando un lingote de cristal tipo p de unos 10 cm de diámetro y 50 cm de longitud. Esta técnica se conoce como proceso CZOCHRALSKI o simplemente CZ. Se corta el lingote en obleas circulares de un espesor aproximado de 0,2 mm que formaran el sustrato sobre el que se fabricaran todos los componentes integrados. Una de las caras de la oblea se lapida y pule para eliminar las imperfecciones superficiales antes de proseguir con el siguiente paso.
- 3. Para el éxito de la tecnología del silicio se requiere habilidad para depositar una capa de oxido sobre la superficie del silicio. Las características sobresalientes del SiO2 (dióxido de silicio) como pasivador son: 1. - Puede eliminarse con ácido fluorhídrico HF al que la capa de silicio es resistente. 2.- Las impurezas empleadas para el dopado del silicio no penetran en el dióxido SiO2. Así cuando se emplean técnicas de enmascaramiento se puede lograr un dopado selectivo de zonas especificas del chip. La oxidación térmica del silicio se lleva a cabo en presencia de vapor de agua. La reacción química es: Si + 2H2O Sio2 +2H2
- 4. Durante el proceso fotolitográfico se recubre la oblea con una película uniforme de una emulsión fotosensible. de las zonas que han de quedar abiertas y cerradas, reduciéndose fotográficamente. El negativo ya reducido a la dimensión adecuada se coloca a manera de mascara sobre la emulsión como se ve en la figura 7(a). Se retira luego dicha mascara y se revela la oblea mediante un producto químico como el tricloroetileno que disuelve las partes no expuestas o polimerizadas de la emulsión dejando la superficie como en la figura 7 (b). Las porciones de SiO2 protegidas por la película no quedan afectadas por el ácido en figura 7(c).
- 5. La introducción de impurezas con concentraciones controladas se llevan a cabo en un horno de difusión a unos 1000ºC y durante 1 ó 2 horas. Un horno de difusión aloja normalmente 20 obleas en un soporte de cuarzo dentro de un tubo también de cuarzo. La temperatura debe regularse cuidadosamente de forma que sea uniforme en toda la zona. Las fuentes de impurezas pueden ser gases, líquidos o sólidos puestos en contacto con las superficies de silicio en el interior del horno. Como impurezas gaseosas generalmente se utilizan Hidruros de Boro, Arsénico, y Fósforo. Un gas inerte nitrógeno conduce los átomos de impurezas hasta la superficie de las obleas desde donde se difunde en el silicio.
- 6. La implantación de iones es un segundo procedimiento para introducir impurezas. Este procedimiento se emplea frecuentemente donde se requieran capas finas de silicio dopado como es en la región de emisor de un BJT, el canal en un MOSFET y la región de puerta de un JFET. En estas zonas finas la implantación de iones permite controlar mejor la concentración de dopado que el procedimiento de difusión. La capa de SiO2 pasivada forma una verdadera barrera frente a los iones implantados con lo que solo quedan dopadas las zonas definidas fotolitográficamente. También es ventajosa la implantación de iones porque se realiza a baja temperatura.
- 7. La mentalización se emplea para formar las interconexiones entre los componentes de un chip. Estas conexiones se forman depositando una tenue capa de aluminio sobre toda la superficie del chip. La deposición se consigue por evaporación en alto vacío en el interior de un recipiente. Se calienta el aluminio hasta que se vaporice. Las moléculas gaseosas formadas irradian uniformemente en todas direcciones y cubren completamente la superficie de la oblea. Las trayectorias de las conexiones se definen con una mascara eliminando por corrosión el aluminio sobrante.