Defesa - Microelectronica, Notas de estudo de Eletrônica

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UNIVERSIDADE AGOSTINHO NETO

FACULDADE DE CIÊNCIAS

DEI – FÍSICA

ESPECIALIDADE: ELECTRóNICA E

TELECOMUNICAçÕES

4°ano

Licenciatura em Fisica - Electronica e telecomunicacoes 1

TRABALHO DE INVESTIGAçÃO CIENTIFICA

TEMA: TECNICAS DE FABRICAçÃO DE CIRCUITOS

INTEGRADOS NA BASE DA JUNçÃO PN

DISCIPLINA: Tecnológia de Microelectronica DISCENTE: Valdemiro Adriano Manuel Fuca N°: 57134 DOSENTE: Dr. Psar ANO LECTIVO: 2010 2

1.INTRODUÇÃO

A invenção do circuito integrado (CI) em 1959 foi a principal inovação na electrónica, porque os componentes deixaram de ser discretos, isto é passaram a ser integrados. Isto significa que passaram a ser produzidos e conectados durante o processo de fabricação em um unico chip que é uma pequena peça de material simicondutor. Como os componentes são microscopicamente pequenos, o fabricante pode colocar milhares destes componentes integrados num espaço até então ocupado por um unico transistor. 4

2 - O que são os circuitos integrados? 5 Chip Terminais do CI Fios finíssimos de ligação do chip aos terminais do CI Circuito integrado (CI) visto por dentro e por cima. Chip Terminais do CI Fios finíssimos de ligação do chip aos terminais do CI Circuito integrado (CI) visto por dentro e por cima. Os circuitos integrados são circuitos electrónicos funcionais, constituídos por um conjunto de transístores, diodos, resistências e condensadores, fabricados num mesmo processo, sobre uma substância comum semicondutora de silício que se designa vulgarmente por chip.

2.2 - Limitações ou desvantagens dos C.I.

 (^) Limitação nos valores das resistências e condensadores a integrar.  (^) Reduzida potência de dissipação.  (^) Limitações nas tensões de funcionamento.  (^) Impossibilidade de integrar num chip bobinas ou indutâncias (salvo se forem de valores muitíssimo pequenos).

2.3 - Classificação dos C.Is  Quanto ao processo de fabrico:  (^) Circuito integrado monolítico : (o seu processo de fabrico baseia- se na técnica planar)  (^) Circuito integrado pelicular : (película delgada – thin-film - ou película grossa – thick-film)  (^) Circuito integrado multiplaca.  (^) Circuito integrado híbrido : (combinação das técnicas de integração monolítica e pelicular)  (^) Quanto ao tipo de transístores utilizados : Bipolar e Mos-Fet. 8

OBSERVACÃO:

Não nos intereça neste trabalho a tecnologia envolvida em cada uma destas etapas isoladamente. Concentrar – se – á a atenção no processo fabricação como um todo usando a tecnologia bipolar( fabricação de CI na base da juncão PN )

Preparação Lâmina de Silício

Primeiramente o fabricante produz um cristal P de vários centímetros de comprimentos. Esse é então fatiados em placas denominadas wafers. ( ver. fig .A ) Uma face do wafer é limpa e polida para eliminar as imperfeições da superficie. Esse wafer , é chamado lâmina de Silício e sera usado como chassi para a implatação dos componentes integrados. 11

Crescimento Epitaxial

13  A palavra “epitaxia” origina de 2 palavras gregas que significam:  epi = “sobre” taxis = “arranjo” epitaxia = “ arranjo sobre”  Processo de Crescimento Epitaxial = técnica de deposição de fina camada monocristalina sobre substrato monocristalino, seguindo a mesma estrutura e orientação.

O processo epitaxial pode ser :

 (^) Homoepitaxia: quando o filme e substrato são mesmo material. MES FET  (^) Heteroepitaxia: quando o filme e o substrato são de material diferentes.

Exemplos: Si/Al 2 O 3 (Safira) = SOS  CMOS

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Exemplos: Si/Si  CI’s bipolar

GaAs/GaAs  CI´s MESFET

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2. Processo Húmido:

• Fluxo de O 2

+ H

2

• Crescimento rápido
• Óxido de baixa qualidade (máscaras / passivação)
• Reacção: O ® SiO2 2 2 Si(s) + O 2 (g) → SiO 2 (s) + 2H 2 (g)

Em Oxidação térmica parte da capa de Si se consume a interface Si-SiO 2 que se introduze em Si. Por cada micra de oxido crescido se consume 0. micras de Si 17 1º Quando a espessura do oxido formado é pequeno Crescimento limitado pela reacção em interface Si-SiO 2 Espessura varia linearmente com o tempo. Espessura^  t 2º Quando a espessura é grande Crescimiento limitado pela difusão das especies oxidantes Espessura proporcional a raíz quadrada de tiempo. Espessura  t

A máscara é cuidadosamente alinhada sobre a superfície do wafer e exposta à luz, o fotoresiste torna-se solúvel. 19 A camada é então revelada para produzir o traçado desejado sobre a superfície.

Dopagem por Difusão

20  (^) Método simples, rápido e de grande escala  (^) Inconvenientes:

- imprecisão na área efectivamente dopada

• Maior concentração de dopantes junta à superfície