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Circuitos Integrados y Microelectrónica

PROCESOS DE FABRICACIÓN DE
CIRCUITOS INTEGRADOS CMOS
Autores:
Marta Portela
Luis Entrena
Celia López
Mario García
Enrique San Millán
Almudena Lindoso

Circuitos Integrados y Microelectrónica

íNDICE
Procesos básicos
Fabricación de la oblea
Oxidación térmica
Proceso de dopado
 Implantación iónica
 Difusión

Fotolitografía
Eliminación de película delgadaDeposición de película delgada

Secuencia de procesos CMOS (flujo de procesos)
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Procesos básicos: Fabricación de la oblea
La producción de obleas se lleva a cabo en
tres pasos:
Refinado del silicio: Varios procesos son necesarios
para obtener pedazos de silicio policristalino con la
suficiente pureza.
 Sílice en un horno a 2000oC con una fuente decarbono
SiO2(solido)+2C(solido)Si(liquido)+2CO(gas)
 Procesos de reducción química

Crecimiento del cristal: Método de Czochralski
Formación de la oblea: 1 mm de espesor (El
espesor puede incrementarse con el diámetro de la
oblea)
http://www.youtube.com/watch?v=NvwG‐rim4ug  

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Procesos básicos: Oxidación térmica
Al exponer silicio en presencia de unoxidante a elevada temperatura se
formará una capa delgada de óxido de silicio (SiO2) sobre toda la superficie
expuesta.
SiO2 es un elemento esencial en la tecnología CMOS:
Alta calidad como dieléctrico lo que le hace adecuado para su uso como aislante de
puerta en los transistores
Usado como barrera en los procesos de implantación, difusión y fijación de las
distintas máscaras
El óxido de silicioofrece una interfaz prácticamente ideal con el silicio debido a su
estructura cristalina.

La oblea de silicio se expone en
presencia de un gas oxidante a altas
(900-1200oC) :
O2: Oxidación seca

Obleas

Elementos de 
calor

Material 
oxidante

Vapor de agua: oxidación húmeda
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Procesos básicos: Dopado
Introducción controlada de impurezas dopantes en elsilicio
Dopantes de tipo N: P, As, Sb
Dopante de tipo P: B

La difusión era el método tradicional de dopado. La difusión
de impurezas que se obtiene es directamente proporcional al
gradiente de la concentración de dopantes presentes y a la
energía térmica del proceso
Difusión lateral

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Circuitos Integrados y Microelectrónica

Dopado: Implantación iónica
La implantación iónica es el método másutilizado hoy en día en la fabricación de circuitos
integrados CMOS.
Los átomos/moléculas de dopantes son ionizados, se aceleran a través de un campo
electromagnético alto (del orden de pocos kV a MegV) para dirigirlos hacia la oblea. Los
iones altamente energéticos que bombardean la oblea se implantan en su superficie.
Espectrómetro 
de masas
Concentración de 
impurezas

Fuente de 
iones

Np
Np=concentración de pico
Rp = Profundidad

Acelerador

Lentes 
electroestáticas

Rp

Distancia x

Oblea

Distribución Gaussiana del perfil
de dopantes implantados

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Dopado: Implantación iónica
La implantación iónica daña la red cristalina del silicio que debe ser reparada.
Para ello, la oblea se somete a un recocido a altas temperaturas que produce
unaagitación de las impurezas dopantes, logrando que éstas se recoloquen en
la red cristalina.
Comparado con el proceso de difusión, la implantación iónica tiene la ventaja
de ser un método realizado a baja temperatura y altamente controlable.
Actualmente, la difusión se usa para redistribuir los dopantes una vez realizada
la implantación iónica.

Area de la puerta 
del transistor
Oxido de silicioIones (‐) acelerados de Boro

Silicio tipo P

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Procesos básicos: Fotolitografía
Proceso usado para seleccionar las zonas
de una oblea que deben ser afectadas por
un proceso de fabricación determinado.

Óxido
a) Oblea tras la
oxidación

Oblea
Fotorresina

Un polímero sensible a la luz, denominado
fotorresina, se utiliza como máscara para
seleccionar las zonas...