Descarregar extracte - e-BUC

3 Tecnologia de semiconductors 1453.1 INTEGRACIÓ D’UN CIRCUIT EN SILICI3.1.1 IntroduccióEl present capítol presenta una introducció a les tècniques emprades per la fabricació dedispositius semiconductors i circuits integrats. La finalitat del present estudi és doble. Peruna part, mostrar el procés de producció com un possible camp d'activitat propi del'enginyeria electrònica. Per una altra, mostrar l'estructura real dels dispositius que ha de sertinguda en compte en un estudi del seu funcionament que vagi més enllà dels modelssimples que presentem en aquest curs.L'amplitud disponible per tractar aquest tema ens imposa algunes limitacions. La primera ésque tractarem quasi exclusivament de la tecnologia del silici, i ens referirem nomésocasionalment a la dels semiconductors III-V. La segona és que posarem més èmfasi enaquells punts més necessaris per comprendre el funcionament del dispositiu, per exempleels perfils de dopatge que s'obtenen, en detriment d'altres que són importants en el món dela producció, com ara l'encapsulament o la verificació dels dispositius, però que no ho sóntant en el context del nostre estudi.Començarem examinant l'estructura real d'alguns dispositius que posaran en evidència lanecessitat de disposar de determinades operacions (en direm etapes) del procés defabricació. Continuarem examinant les característiques de cadascuna d'aquestes etapes,donant més importància als aspectes conceptuals que als desenvolupaments matemàtics oque als problemes pràctics. Finalment presentarem les etapes formant uns seqüència queintegra el cicle complet de fabricació. En aquest punt s'ha de dir que es tractarà deprocessos genèrics, amb propietats comunes a gairebé tots els fabricants. Els detalls sóndiferents en cada línia de producció.3.1.2 Estructura d'un dispositiu i tècniques de fabricacióCas 1: un díode discretConsiderem un dels dispositius més simples que podem imaginar: un díode de junció PNamb els terminals units a fils de connexió (dispositiu discret). La figura 3.1.a representa unpossible tall esquemàtic d'aquest dispositiu. En aquest cas hem considerat les regions P i Namb nivells de dopatge moderats, de manera que per tal d'obtenir contactes òhmics amb elmetall dels terminals hem de disposar de les respectives regions P + i N + . Les capes demetall i els fils conductors soldats completen el dispositiu. Passem per alt l'encapsulament.Per fabricar aquest dispositiu necessitarem com a mínim dos grups de tècniques:- Tècniques per dopar els semiconductors. Partint d'un material amb un sol tipus dedopatge, sigui per exemple de tipus P, s'ha de crear la regió N introduint-hi àtomsdonadors fins a una certa profunditat en concentració suficient per compensar eldopatge P i crear un regió N. Les regions P + i N + s'obtindran de manera similar amb unaaportació addicional d'acceptors i donadors respectivament. Hi ha dues tècniquesprincipals per dopar: la difusió tèrmica d'impureses i la implantació iònica. Totes duesseran descrites en propers apartats.© Els autors, 2006; © Edicions UPC, 2006