TEMA 1. Tecnologías de integración de circuitos MOS

Transcripción

1 Ingeniería Técnica de Telecomunicación SS. EE. Curso 3º Microelectrónica I 09/10 Resumen TEMA 1. Tecnologías de integración de circuitos MOS 1.2 Introducción al diseño CMOS. Proceso Microelectrónico: Integración en un único substrato de un elevado número de dispositivos, normalmente activos, para la realización de funciones electrónicas complejas. Semiconductores más utilizados como materiales base para la construcción de dispositivos: Silicio (Si) y arseniuro de galio (GaAs). La tecnología del silicio se ha desarrollado de forma espectacular debido a la facilidad con la que se consigue su oxidación. El óxido de silicio es, además, un aislante eficaz. Obtención de las obleas: Eliminación de todas sus impurezas. Conversión en barras o lingotes. Corte en obleas. Limpieza y pulido de las obleas. Resumen_Tema 1-2_10_11 Microelectrónica I I.T.T. SS.EE. 1

2 Procesos básicos en tecnologías MOS: Proceso litográfico: Transferencia de patrones con formas geométricas, de una máscara a una fina capa de material sensible a la radiación (llamado fotoresistencia) que cubre la superficie de la oblea. Los patrones de fotoresistencia no son permanentes, sino que se eliminan una vez que se han transferido a la capa inferior. Cada patrón de fotoresistencia es transferido a la capa inferior mediante un proceso de atacado, que elimina selectivamente las partes no enmascaradas. Luz UV Máscara Fotoresina Capa a grabar Substrato Resumen_Tema 1-2_10_11 Microelectrónica I I.T.T. SS.EE. 2

3 Creación de capas activas (dopado) en volumen: Difusión. Implantación iónica. Difusión: Los dopantes se colocan sobre o cerca de la superficie del semiconductor por deposición, desde la fase gaseosa del dopante o a través de fuentes de óxido dopado. Los dopantes se difunden hacia el interior del substrato. La concentración de dopantes decrece desde la superficie. Temperatura y el tiempo de difusión determinan el perfil de la distribución de dopantes. Las obleas de semiconductor se introducen en un horno por el que se hace pasar un gas inerte que contiene los dopantes deseados. Dopante para difusión en Si: B como impureza tipo p. As y P como impureza tipo n. Implantación iónica: Implantación de partículas cargadas eléctricamente (iones) y energéticamente en un substrato como el Si. Máxima concentración de dopantes dentro del semiconductor. Perfil de la distribución de dopantes determinado por la masa de los iónes y la energía del ión implantado. Resumen_Tema 1-2_10_11 Microelectrónica I I.T.T. SS.EE. 3

4 Tipos de películas delgadas utilizadas para construir CIs: Óxidos térmicos: o Óxido de puerta (gate oxide). o Óxido de campo (field oxide). Capas de dieléctrico. Silicio policristalino. Películas metálicas. La creación de capas en superficie de óxido se realiza por oxidación seca ó húmeda. Materiales utilizados como capas de dieléctrico: Utilidad de las capas de dieléctrico: Oxidación de la superficie del silicio Dióxido de silicio depositado. Nitruro de silicio. Aislante entre capas de conductores. Máscaras de los procesos de difusión e implantación iónica, Acabado de capas dopadas. Evita pérdidas de dopantes y protege al dispositivo frente a impurezas, humedad y arañazos. Resumen_Tema 1-2_10_11 Microelectrónica I I.T.T. SS.EE. 4

5 Oxidación por crecimiento Pico de pájaro. Resumen_Tema 1-2_10_11 Microelectrónica I I.T.T. SS.EE. 5

6 Atacado químico húmedo: Se realiza en tres pasos: Alisa y pule la oblea. Limpia la contaminación de la oblea. En dispositivos de canal largo (>3µm) delinea patrones o abre ventanas en aislantes. 1) Los reactivos son transportados (por difusión) a la superficie de reacción. 2) Se producen las reacciones químicas en la superficie. 3) Los productos resultantes se retiran de la superficie (por difusión). Resumen_Tema 1-2_10_11 Microelectrónica I I.T.T. SS.EE. 6

7 Grabado en seco Resumen_Tema 1-2_10_11 Microelectrónica I I.T.T. SS.EE. 7

8 Salas blancas Control o Limpieza de partículas de polvo o Temperatura: 21 ± 1 ºC o Humedad: 40 ± 10 % Vestuario especial Servicios o Aire acondicionado o Aire comprimido o Vacío o Agua desionizada o Gases ultrapuros o Tratamiento de residuos Resumen_Tema 1-2_10_11 Microelectrónica I I.T.T. SS.EE. 8

9 Proceso de fabricación de un transistor MOS Paso 1: Formación del óxido de campo de la región de aislamiento lateral. Paso 2: Crecimiento del óxido de puerta. Paso 3: Formación de la puerta. Paso 4: Formación de surtidor y drenador. Paso 5: Metalización. Resumen_Tema 1-2_10_11 Microelectrónica I I.T.T. SS.EE. 9

10 Ejercicio Dibujar la sección vertical de un transistor NMOS. Ejercicio Dibujar la sección vertical de un transistor NMOS, incluyendo contactos. Resumen_Tema 1-2_10_11 Microelectrónica I I.T.T. SS.EE. 10

11 Ejercicio Dibujar la sección vertical de un transistor PMOS, incluyendo contactos. Resumen_Tema 1-2_10_11 Microelectrónica I I.T.T. SS.EE. 11