Circuitos Integrados

Circuitos integrados elementales

CIRCUITOS INTEGRADOS ELEMENTALES Tecnologías de integración monolítica
Introducción. Procesos planares Fabricación de un transistor npn Fases de realización de un N-MOS Otros dispositivos y componentes integrados

Amplificadores multietapa
Etapas acopladas en alterna y en continua Esbozo de análisis del acoplo RC Pares integrados. Darlington. CascodoAmplificadores diferenciales
El par acoplado por emisor. Análisis DC Características de transferencia. Análisis AC Modos común y diferencial. CMRR Fuente de corriente de emisores Diferenciales con FET's

El amplificador operacional
AO's ideales y reales. C. de transferencia Análisis de circuitos con AO's Amplificador inversor y no inversor Aplicaciones elementales Cálculo analógico con AO'sELECTRÓNICA BÁSICA
I.0

Circuitos Integrados Elementales

Introducción
Circuito integrado: Conjunto de elementos activos y pasivos interconectados y contenidos en un único cristal de semiconductor
S C2
n+ p n substrato p Aislante p+

E2 B2
n+

B1 E1
n+ n n+ p

C1
n+ n

Aluminio SiO2

p

VCC R C1 Q1 E1 C2 Q2 E2

Dimensiones del orden de mm2 Integran miles de componentesBajo coste Fiabilidad Repetitividad Misma variación con la temperatura
ELECTRÓNICA BÁSICA
I.1

Circuitos Integrados Elementales

Procesos planares (I)
Crecimiento y corte del cristal de Si en obleas. 10 cm 200-300 mic Crecimiento epitaxial de una capa de Si con diferente nivel de impurezas a partir de la reducción de ciertos gases 5-25 µm
SiCl 4 + 2 H 2 ⇒ Si + 4 HCl SiH 4 ⇒ Si + 2 H 2Silano Oxidación: Crecimiento de una capa superficial de SiO2 0.02-2 µm

Si + 2 H 2O ⇒ SiO2 + 2 H 2

Fotolitografía máscara

fotoresina

ELECTRÓNICA BÁSICA

I.2

Circuitos Integrados Elementales

Procesos planares (II)
Difusión.
log N (cm-3) 1021

1018

Fósforo: para tipo n Boro: para tipo p Implantación iónica

1016

0,7
x ( m)

30-200 KeV Mayor capacidad de integraciónMetalización Aluminio

+ fotolitografía + ataque químico ⇒

ELECTRÓNICA BÁSICA

I.3

Circuitos Integrados Elementales

Fabricación de transistores npn
Crecimiento epitaxial y oxidación
SiO2 Capa n epitaxial substrato p aislamiento p+ Capas n+ enterradas

Apertura de ventanas para difusión de aislamiento

Difusión de la base
p p

Difusión del emisor
n+ n+

p

pMetalización
Aluminio C2 E2 B2 C1 B1 E1

C1 C2 E1 B1 B2 E2

ELECTRÓNICA BÁSICA

I.4

Circuitos Integrados Elementales

Otros transistores bipolares
Transistor lateral
B
n+

Transistor vertical
E p B
n+

C p n

E p

E p n

C
p+

substrato p

substrato p

Transistor con multiples emisores
C
C B n+ E1 n+

E1 p n p

E2
n+

E3 B
n+

E2 E3

E1 C B E2Contacto del colector

Contactos de los emisores

Contacto de la base

aislamiento

E3

Transistor Schottky
C

C

C
B n+

E1
n+

E2

E3
n+

B
B

E1E2 E3

p n p

n+

E1

E2 E3

ELECTRÓNICA BÁSICA

I.5

Circuitos Integrados Elementales

Fabricación de transistores N-MOS
Implantación de capa p+ y crecimiento de capa de óxido grueso.
SiO2 Si3N4 p+

Ataqueselectivo del Si3N4 y crecimiento de una capa delgada de óxido.
Óxido de campo Oxido de puerta

p

Deposición de la puerta de polisilicio
Poly

Vista superior

W

Implantación fuente y drenador + Metalización
B S G D n+ Aislante

("self-alignment")

L

n+

ELECTRÓNICA BÁSICA

I.6

Circuitos Integrados Elementales

Otros dispositivos integrados
Diodos
1 2 1 2 1 2n+ p+

p n p

n+ p+

n+

p n p

n+ p+

p n p

n+ p+

2

2

1

1

1

2

Diodo Schottky (metal-semiconductor)
1 Al 2 n+ substrato n substrato p SiO2 1 2

Resitencias
resistencia p p+ región de aislamiento n substrato p p+ p+ p
región de aislamiento n

n p+

substrato p

Resistencia variable por tensión (diodo de efecto de campo)

ELECTRÓNICA BÁSICA

I.7...